Манфиатҳоро метавон тавассути фаҳмидани як қабати сохтори дона, ки рафтори механикии пӯлоди зангногирро назорат мекунад, ба даст овард. Тасвирҳои Getty.
Интихоби хӯлаҳои пӯлоди зангногир ва алюминий одатан ба мустаҳкамӣ, чандирӣ, дарозшавӣ ва сахтӣ асос ёфтааст. Ин хосиятҳо нишон медиҳанд, ки чӣ гуна блокҳои сохтмонии металл ба борҳои истифодашуда вокуниш нишон медиҳанд. Онҳо нишондиҳандаи муассири идоракунии маҳдудиятҳои ашёи хом мебошанд; яъне он пеш аз шикастан чӣ қадар хам мешавад. Ашёи хом бояд қодир бошад, ки ба раванди қолаббандӣ бе шикастан тоб оварад.
Санҷиши харобиовари кашиш ва сахтӣ як усули боэътимод ва аз ҷиҳати хароҷот самаранок барои муайян кардани хосиятҳои механикӣ мебошад. Аммо, ин санҷишҳо на ҳамеша он қадар боэътимоданд, вақте ки ғафсии ашёи хом андозаи намунаи озмоиширо маҳдуд мекунад. Санҷиши кашиши маҳсулоти ҳамвори металлӣ албатта муфид аст, аммо фоидаҳоро метавон бо таҳқиқи амиқтар ба як қабати сохтори дона, ки рафтори механикии онро назорат мекунад, ба даст овард.
Металлҳо аз як қатор кристаллҳои микроскопӣ бо номи доначаҳо иборатанд. Онҳо дар тамоми металл ба таври тасодуфӣ тақсим шудаанд. Атомҳои унсурҳои хӯлакунанда, ба монанди оҳан, хром, никел, манган, кремний, карбон, нитроген, фосфор ва сулфур дар пӯлодҳои зангногири аустенитӣ, қисми як донача мебошанд. Ин атомҳо маҳлули сахти ионҳои металлиро ташкил медиҳанд, ки тавассути электронҳои муштараки худ ба шабакаи кристаллӣ пайваст мешаванд.
Таркиби химиявии хӯла тартиби термодинамикии афзалиятноки атомҳоро дар донаҳое, ки сохтори булӯрӣ номида мешавад, муайян мекунад. Қисмҳои якхелаи металле, ки дорои сохтори такрории булӯрӣ мебошанд, як ё якчанд донаҳоро ташкил медиҳанд, ки фазаҳо номида мешаванд. Хусусиятҳои механикии хӯла вазифаи сохтори булӯрӣ дар хӯла мебошанд. Ҳамин чиз барои андоза ва ҷойгиршавии донаҳои ҳар як фаза низ дахл дорад.
Аксари одамон бо марҳилаҳои об ошно ҳастанд. Вақте ки оби моеъ ях мекунад, он ба яхи сахт табдил меёбад. Аммо, вақте ки сухан дар бораи металлҳо меравад, танҳо як фазаи сахт вуҷуд надорад. Баъзе оилаҳои хӯлаҳо бо фазаҳои худ номгузорӣ шудаанд. Дар байни пӯлодҳои зангногир, хӯлаҳои силсилаи аустенитии 300 ҳангоми тафсондан асосан аз аустенит иборатанд. Аммо, хӯлаҳои силсилаи 400 аз феррит дар пӯлоди зангногири 430 ё мартенсит дар хӯлаҳои пӯлоди зангногири 410 ва 420 иборатанд.
Ҳамин чиз ба хӯлаҳои титан низ дахл дорад. Номи ҳар як гурӯҳи хӯлаҳо фазаи бартаридоштаи онҳоро дар ҳарорати хонагӣ нишон медиҳад - алфа, бета ё омехтаи ҳарду. Хӯлаҳои алфа, қариб алфа, алфа-бета, бета ва қариб бета мавҷуданд.
Вақте ки металли моеъ сахт мешавад, зарраҳои сахти фазаи термодинамикӣ дар ҷое, ки фишор, ҳарорат ва таркиби кимиёвӣ имкон медиҳанд, таҳшин мешаванд. Ин одатан дар сарҳадҳо, ба монанди кристаллҳои ях дар сатҳи ҳавзи гарм дар рӯзи сард рух медиҳад. Вақте ки доначаҳо ядро ​​мешаванд, сохтори кристаллӣ дар як самт то дучор шудан ба доначаи дигар меафзояд. Марзҳои доначаҳо дар буришҳои шабакаҳои номувофиқ аз сабаби самтҳои гуногуни сохторҳои кристаллӣ ба вуҷуд меоянд. Тасаввур кунед, ки як даста кубҳои Рубикро бо андозаҳои гуногун дар қуттӣ ҷойгир кунед. Ҳар як куб дорои тартиби шабакаи чоркунҷа аст, аммо ҳамаи онҳо дар самтҳои гуногуни тасодуфӣ ҷойгир карда мешаванд. Қисми пурра сахтшудаи металлӣ аз як қатор доначаҳои ба назар тасодуфӣ нигаронидашуда иборат аст.
Ҳар вақте ки донаҳо ташаккул меёбанд, эҳтимолияти нуқсонҳои хат вуҷуд дорад. Ин нуқсонҳо қисмҳои гумшудаи сохтори кристаллӣ мебошанд, ки дислокатсия номида мешаванд. Ин дислокатсияҳо ва ҳаракати минбаъдаи онҳо дар тамоми донаҳо ва аз сарҳадҳои донаҳо асоси чандирии металл мебошанд.
Қисмати буриши қисми корӣ барои дидани сохтори донаҳо васл карда, сайқал дода ва кандакорӣ карда мешавад. Вақте ки яксон ва баробармеҳварӣ карда мешавад, микросохторҳое, ки дар микроскопи оптикӣ мушоҳида мешаванд, каме ба муаммои пазл монанданд. Дар асл, донаҳо сеченакаанд ва буриши ҳар як дон вобаста ба самти буриши қисми буриши қисми корӣ фарқ мекунад.
Вақте ки сохтори кристаллӣ бо ҳамаи атомҳояш пур мешавад, ғайр аз кашидани пайвандҳои атомӣ, ҷойе барои ҳаракат вуҷуд надорад.
Вақте ки шумо нисфи як қатор атомҳоро хориҷ мекунед, шумо имкониятеро барои як қатори дигари атомҳо ба он мавқеъ лағжидан фароҳам меоред ва дар натиҷа дислокатсияро ҳаракат медиҳед. Вақте ки ба қисмати корӣ қувва татбиқ мешавад, ҳаракати якҷояи дислокатсияҳо дар микросохтор ба он имкон медиҳад, ки бе шикастан ё шикастан хам шавад, дароз шавад ё фишурда шавад.
Вақте ки қувва ба хӯлаи металлӣ таъсир мекунад, система энергияро зиёд мекунад. Агар энергияи кофӣ барои ба вуҷуд овардани деформатсияи пластикӣ илова карда шавад, шабака деформатсия мешавад ва дислокатсияҳои нав ба вуҷуд меоянд. Мантиқӣ ба назар мерасад, ки ин бояд чандирӣ афзоиш ёбад, зеро он фазои бештарро озод мекунад ва бо ин васила имконияти ҳаракати бештари дислокатсияро фароҳам меорад. Аммо, вақте ки дислокатсияҳо бархӯрд мекунанд, онҳо метавонанд якдигарро ислоҳ кунанд.
Бо афзоиши шумора ва консентратсияи дислокатсияҳо, дислокатсияҳои бештар ва бештар ба ҳам часпида мешаванд ва ин боиси коҳиши чандирӣ мегардад. Дар ниҳоят, чунон дислокатсияҳо пайдо мешаванд, ки ташаккули хунук дигар имконнопазир аст. Азбаски дислокатсияҳои мавҷудаи часпида дигар наметавонанд ҳаракат кунанд, пайвандҳои атомӣ дар шабака то шикастан ё канда шуданашон дароз мешаванд. Аз ин рӯ, хӯлаҳои металлӣ сахт мешаванд ва барои миқдори деформатсияи пластикии металл пеш аз шикастан маҳдудият вуҷуд дорад.
Ғалладонагиҳо инчунин дар гармкунӣ нақши муҳим мебозанд. Гармкунии маводи бо кор сахтшуда асосан сохтори микросохторро аз нав танзим мекунад ва бо ин васила чандирии онро барқарор мекунад. Дар раванди гармкунӣ, донаҳо дар се марҳила табдил меёбанд:
Тасаввур кунед, ки шахсе аз вагони серодам мегузарад. Издиҳомро танҳо бо гузоштани фосилаҳо байни қаторҳо, ба монанди ҷойгиршавӣ дар панҷара, фишор додан мумкин аст. Ҳангоми пешрафт, одамони дар паси онҳо буда, холигии онҳоро пур мекарданд, дар ҳоле ки онҳо дар пеш фазои нав эҷод мекарданд. Вақте ки онҳо ба канори дигари вагон мерасанд, тартиби мусофирон тағйир меёбад. Агар одамони зиёд ҳамзамон кӯшиш кунанд, ки аз он ҷо гузаранд, мусофироне, ки кӯшиш мекунанд, ки барои ҳаракати худ ҷой кушоянд, бо ҳамдигар бархӯрда, ба деворҳои вагонҳои қатора бархӯрда, ҳамаро дар ҷои худ мезананд. Ҳар қадар ҷойгиршавӣ бештар пайдо шавад, ҳамон қадар ҳаракат дар як вақт барои онҳо душвортар мешавад.
Фаҳмидани сатҳи ҳадди ақали деформатсияи зарурӣ барои ба вуҷуд овардани кристаллизатсия муҳим аст. Аммо, агар металл пеш аз гарм кардан энергияи кофии деформатсия надошта бошад, кристаллизатсия рух намедиҳад ва доначаҳо танҳо аз андозаи аввалаи худ зиёдтар меафзоянд.
Хусусиятҳои механикиро тавассути назорати афзоиши донаҳо танзим кардан мумкин аст. Марзи донаҳо асосан девори ҷудошавӣ аст. Онҳо ба ҳаракат халал мерасонанд.
Агар афзоиши донаҳо маҳдуд бошад, шумораи бештари донаҳои хурд ба вуҷуд меоянд. Ин донаҳои хурдтар аз ҷиҳати сохтори донаҳо бориктар ҳисобида мешаванд. Марзҳои бештари донаҳо маънои ҳаракати камтари дислокатсия ва қуввати баландтарро доранд.
Агар афзоиши донаҳо маҳдуд нашавад, сохтори донаҳо ғафс мешавад, донаҳо калонтар, ҳудудҳо камтар ва қувваташон пасттар мешавад.
Андозаи дона аксар вақт ҳамчун адади бе воҳид, ки дар ҷое аз 5 то 15 аст, номида мешавад. Ин таносуби нисбӣ буда, бо диаметри миёнаи дона алоқаманд аст. Ҳар қадар рақам баландтар бошад, доначанокӣ ҳамон қадар нозуктар аст.
ASTM E112 усулҳои ченкунӣ ва арзёбии андозаи ғалладонаро муайян мекунад. Он ҳисоб кардани миқдори ғалладонаро дар як минтақаи муайян дар бар мегирад. Ин одатан бо буридани буриши арзи ашёи хом, майда кардан ва сайқал додани он ва сипас кандакорӣ кардани он бо кислота барои фош кардани зарраҳо анҷом дода мешавад. Ҳисобкунӣ таҳти микроскоп анҷом дода мешавад ва калонкунӣ имкон медиҳад, ки намунаҳои кофии ғалладонаҳо гирифта шаванд. Таъин кардани рақамҳои андозаи ғалладонаи ASTM сатҳи муносиби якхелагиро дар шакл ва диаметри ғалладон нишон медиҳад. Ҳатто метавонад муфид бошад, ки тағирёбии андозаи ғалладонаро то ду ё се нуқта маҳдуд кунед, то кори мунтазамро дар тамоми қисмати корӣ таъмин кунед.
Дар мавриди сахтшавии кор, мустаҳкамӣ ва чандирӣ муносибати баръакс доранд. Муносибати байни андозаи донаҳои ASTM ва мустаҳкамӣ майл ба мусбат ва қавӣ дорад, умуман дарозшавӣ бо андозаи донаҳои ASTM робитаи баръакс дорад. Аммо, афзоиши аз ҳад зиёди донаҳо метавонад боиси он гардад, ки маводҳои "нарми мурда" дигар самаранок сахт намешаванд.
Андозаи дона аксар вақт ҳамчун адади бевосита, ки дар ҷое аз 5 то 15 аст, номида мешавад. Ин таносуби нисбӣ аст ва бо диаметри миёнаи дона алоқаманд аст. Ҳар қадар арзиши андозаи дона аз рӯи ASTM баландтар бошад, ҳамон қадар дона дар як воҳиди масоҳат зиёдтар аст.
Андозаи донаҳои маводи тафсондашуда бо вақт, ҳарорат ва суръати хунуккунӣ фарқ мекунад. Тафсондан одатан байни ҳарорати аз нав кристаллизатсия ва нуқтаи обшавии хӯла анҷом дода мешавад. Диапазони ҳарорати тавсияшудаи тафсондан барои хӯлаи пӯлоди зангногири аустенитӣ 301 аз 1900 то 2050 дараҷаи Фаренгейт аст. Он тақрибан 2550 дараҷаи Фаренгейт об шуданро оғоз мекунад. Баръакс, титани тозаи дараҷаи 1-ро бояд дар 1292 дараҷаи Фаренгейт тафсон кард ва тақрибан 3000 дараҷаи Фаренгейт об кард.
Ҳангоми гармкунӣ, равандҳои барқароркунӣ ва аз нав кристаллизатсия бо ҳамдигар рақобат мекунанд, то он даме ки донаҳои аз нав кристаллизатсияшуда ҳамаи донаҳои деформатсияшударо истеъмол кунанд. Суръати аз нав кристаллизатсия бо ҳарорат фарқ мекунад. Пас аз ба итмом расидани аз нав кристаллизатсия, афзоиши донаҳо ба даст меояд. Қисми коркарди пӯлоди зангногири 301, ки дар ҳарорати 1900°F барои як соат гарм карда мешавад, нисбат ба ҳамон қисми коркарди дар ҳарорати 2000°F барои як вақт гарм кардашуда сохтори нозуки донаҳо хоҳад дошт.
Агар мавод дар диапазони дурусти гармкунӣ ба қадри кофӣ нигоҳ дошта нашавад, сохтори ҳосилшуда метавонад омезиши донаҳои кӯҳна ва нав бошад. Агар дар тамоми металл хосиятҳои якхела лозим бошанд, раванди гармкунӣ бояд ба ноил шудан ба сохтори донаҳои баробармеҳвар нигаронида шавад. Якхела маънои онро дорад, ки ҳамаи донаҳо тақрибан як андоза доранд ва баробармеҳвар маънои онро дорад, ки онҳо тақрибан як шакл доранд.
Барои ба даст овардани сохтори якхела ва баробармеҳвар, ҳар як қисми корӣ бояд барои ҳамон вақт ба ҳамон миқдори гармӣ дучор карда шавад ва бояд бо ҳамон суръат хунук шавад. Ин бо гармкунии партиявӣ на ҳамеша осон ё имконпазир аст, аз ин рӯ муҳим аст, ки пеш аз ҳисоб кардани вақти тар кардан ҳадди аққал интизор шавед, то тамоми қисми корӣ дар ҳарорати дуруст сер шавад. Вақти дарозтари тар кардан ва ҳарорати баландтар боиси сохтори ғафси дона/маводи нармтар мегардад ва баръакс.
Агар андозаи донаҳо ва қувват бо ҳам алоқаманд бошанд ва қувват маълум бошад, чаро донаҳо ҳисоб карда мешаванд, дуруст аст? Ҳама озмоишҳои харобиовар тағйирпазирӣ доранд. Санҷиши кашиш, махсусан дар ғафсии пасттар, асосан аз омодасозии намуна вобаста аст. Натиҷаҳои қуввати кашиш, ки хосиятҳои воқеии маводро ифода намекунанд, метавонанд ба шикасти бармаҳал дучор шаванд.
Агар хосиятҳо дар тамоми қисмати корӣ яксон набошанд, гирифтани намунаи озмоиши кашиш ё намуна аз як канор метавонад тамоми қиссаро нақл накунад. Омодасозии намуна ва санҷиши он низ метавонад вақти зиёдро талаб кунад. Барои як металли додашуда чанд санҷиш имконпазир аст ва дар чанд самт он имконпазир аст? Арзёбии сохтори дона як суғуртаи иловагӣ аз ғайричашмдошт аст.
Анизотропӣ, изотропӣ. Анизотропия ба самтнокии хосиятҳои механикӣ ишора мекунад. Илова бар мустаҳкамӣ, анизотропияро тавассути омӯзиши сохтори доначаҳо беҳтар фаҳмидан мумкин аст.
Сохтори якхела ва баробармеҳвари донаҳо бояд изотропӣ бошад, яъне он дар ҳама самтҳо хосиятҳои якхела дорад. Изотропия махсусан дар равандҳои кашидани амиқ, ки дар онҳо консентратсия муҳим аст, муҳим аст. Вақте ки холӣ ба қолаб кашида мешавад, маводи анизотропӣ яксон ҷорӣ намешавад, ки метавонад ба нуқсоне бо номи гӯшвор оварда расонад. Гӯшвора дар ҷое рух медиҳад, ки қисми болоии коса силуэти мавҷнокро ташкил медиҳад. Таҳқиқи сохтори донаҳо метавонад ҷойгиршавии номутаносибиро дар қисми корӣ ошкор кунад ва ба ташхиси сабаби аслӣ мусоидат кунад.
Тафсонидани дуруст барои ноил шудан ба изотропия муҳим аст, аммо инчунин фаҳмидани дараҷаи деформатсия пеш аз тафсондан муҳим аст. Ҳангоми деформатсияи пластикӣ, доначаҳо ба деформатсия шурӯъ мекунанд. Дар ҳолати ғелонидани хунук, табдил додани ғафсӣ ба дарозӣ, доначаҳо дар самти ғелондан дароз мешаванд. Ҳангоми тағирёбии таносуби ҷанбаҳои дона, изотропия ва хосиятҳои умумии механикӣ низ тағйир меёбанд. Дар мавриди қисмҳои коркарди вазнин деформатсияшуда, баъзе самтҳо ҳатто пас аз тафсондан нигоҳ дошта мешаванд. Ин боиси анизотропия мегардад. Барои маводҳои амиқ кашидашуда, баъзан зарур аст, ки миқдори деформатсияро пеш аз тафсонидани ниҳоӣ маҳдуд кунед, то аз фарсудашавӣ пешгирӣ кунед.
Пӯсти афлесун. Ҷамъоварӣ ягона нуқсони кашидани амиқ нест, ки бо қолаб алоқаманд аст. Пӯсти афлесун вақте рух медиҳад, ки ашёи хом бо зарраҳои аз ҳад зиёд дағал кашида мешаванд. Ҳар як дона мустақилона ва ҳамчун функсияи самти кристаллии худ деформатсия мешавад. Тафовути деформатсия байни донаҳои ҳамшафат боиси намуди сохторӣ монанд ба пӯсти афлесун мегардад. Текстура сохтори доначадорест, ки дар сатҳи девори коса пайдо мешавад.
Мисли пикселҳо дар экрани телевизион, бо сохтори майдадона, фарқи байни ҳар як дона камтар ба назар мерасад ва самаранокии қарорро афзоиш медиҳад. Муайян кардани хосиятҳои механикӣ танҳо метавонад барои таъмини андозаи кофии майдадона барои пешгирии таъсири пӯсти афлесун кофӣ набошад. Вақте ки тағирёбии андозаи қисми корӣ камтар аз 10 маротиба диаметри дона аст, хосиятҳои донаҳои алоҳида рафтори ташаккулро ба вуҷуд меоранд. Он дар бисёр донаҳо баробар деформатсия намешавад, балки андоза ва самти мушаххаси ҳар як дона инъикос мекунад. Инро аз таъсири пӯсти афлесун ба деворҳои косаҳои кашидашуда дидан мумкин аст.
Барои андозаи донаҳои ASTM 8, диаметри миёнаи донаҳо 885 мкд аст. Ин маънои онро дорад, ки ҳар гуна коҳиши ғафсии 0.00885 дюйм ё камтар аз он метавонад аз ин таъсири микроформатсия таъсир расонад.
Гарчанде ки донаҳои дағал метавонанд мушкилоти кашидани амиқро ба вуҷуд оранд, онҳо баъзан барои чопкунӣ тавсия дода мешаванд. Штампкунӣ раванди деформатсия аст, ки дар он бланка фишурда мешавад, то топографияи дилхоҳи сатҳиро, ба монанди чоряки контурҳои рӯи Ҷорҷ Вашингтон, диҳад. Бар хилофи кашидани симӣ, штампкунӣ одатан ҷараёни зиёди маводи ҳаҷмӣ надорад, балки қувваи зиёдро талаб мекунад, ки метавонад танҳо сатҳи бланкаро деформатсия кунад.
Аз ин рӯ, кам кардани фишори ҷараёни сатҳӣ бо истифода аз сохтори ғафси донаҳо метавонад ба коҳиш додани қувваҳои зарурӣ барои пур кардани дурусти қолаб мусоидат кунад. Ин махсусан барои чопи қолаби озод дуруст аст, ки дар он ҷо нобаробарӣ дар донаҳои сатҳӣ метавонанд озодона ҷорист, на дар сарҳадҳои донаҳо ҷамъ шаванд.
Тамоюлҳое, ки дар ин ҷо баррасӣ мешаванд, умумиятҳое мебошанд, ки метавонанд ба бахшҳои мушаххас дахл надошта бошанд. Бо вуҷуди ин, онҳо манфиатҳои андозагирӣ ва стандартизатсияи андозаи донаҳои ашёи хомро ҳангоми тарроҳии қисмҳои нав барои пешгирӣ аз камбудиҳои маъмулӣ ва беҳтар кардани параметрҳои қолабӣ таъкид карданд.
Истеҳсолкунандагони дастгоҳҳои штампкунии дақиқи металлӣ ва амалиётҳои кашидани амиқ дар металл барои шакл додани қисмҳои онҳо бо металлургҳо бо ғалтакҳои дақиқи аз ҷиҳати техникӣ ботаҷриба, ки метавонанд ба онҳо дар беҳтар кардани мавод то сатҳи дона кӯмак расонанд, хуб ҳамкорӣ хоҳанд кард. Вақте ки мутахассисони металлургӣ ва муҳандисӣ дар ҳарду тарафи муносибат ба як даста муттаҳид карда мешаванд, он метавонад таъсири тағйирдиҳанда расонад ва натиҷаҳои мусбаттар ба бор орад.
Маҷаллаи STAMPING ягона маҷаллаи соҳавӣ мебошад, ки ба ниёзҳои бозори штампкунии металлӣ бахшида шудааст. Аз соли 1989 инҷониб, ин нашрия технологияҳои пешрафта, тамоюлҳои соҳа, таҷрибаҳои беҳтарин ва хабарҳоро барои кӯмак ба мутахассисони штампкунӣ самараноктар идора кардани тиҷорати худ инъикос мекунад.
Акнун бо дастрасии пурра ба нашри рақамии The FABRICATOR, дастрасии осон ба захираҳои арзишманди соҳа.
Нашри рақамии маҷаллаи The Tube & Pipe Journal ҳоло пурра дастрас аст ва дастрасии осонро ба захираҳои арзишманди соҳавӣ фароҳам меорад.
Аз дастрасии пурра ба нашри рақамии маҷаллаи STAMPING, ки навтарин пешрафтҳои технологӣ, таҷрибаҳои беҳтарин ва хабарҳои соҳаро барои бозори штампкунии металлӣ пешниҳод мекунад, баҳра баред.
Акнун бо дастрасии пурра ба нашри рақамии The Fabricator en Español, дастрасии осон ба захираҳои арзишманди соҳа.