Polatdan ýasalan metalyň mehaniki häsiýetlerini dolandyrýan däne gurluşynyň bir gatlagyny öwrenmek arkaly peýda alyp bolýar. Getty Images
Dat almaýan polat we alýumin erginleriniň saýlanmagy, adatça, berklige, çeýelige, uzalma we gatylyga esaslanýar. Bu häsiýetler metalyň gurluşyk bloklarynyň ulanylýan ýüklere nähili jogap berýändigini görkezýär. Olar çig mal çäklendirmelerini dolandyrmagyň netijeli görkezijisidir; ýagny, döwülmezden öň näçe egiljekdigini görkezýär. Çig mal döwülmezden galyplaşdyrma prosesine çydap bilmelidir.
Dartgynlylyk we berklik synagy mehaniki häsiýetleri kesgitlemek üçin ygtybarly we tygşytly usuldyr. Şeýle-de bolsa, çig malyň galyňlygy synag nusgasynyň ölçegini çäklendirip başlanda, bu synaglar hemişe şeýle ygtybarly bolmaýar. Tekiz metal önümleriniň dartgynlylyk synagy, elbetde, peýdalydyr, ýöne onuň mehaniki häsiýetini dolandyrýan däne gurluşynyň bir gatlagyna has çuňňur seretmek arkaly peýda alyp bolýar.
Metallar däneler diýlip atlandyrylýan birnäçe mikroskopik kristallardan emele gelýär. Olar metalyň ähli ýerinde tötänleýin paýlanypdyr. Austenitik polatlardaky demir, hrom, nikel, marganes, kremniý, uglerod, azot, fosfor we kükürt ýaly legirleýji elementleriň atomlary bir dänejikden ybarat. Bu atomlar metal ionlarynyň berk erginini emele getirýär, olar bolsa umumy elektronlary arkaly kristal toruna birikdirilýär.
Erginiň himiki düzümi kristall gurluşy diýlip atlandyrylýan dänejiklerdäki atomlaryň termodinamik taýdan ileri tutulýan tertibini kesgitleýär. Gaýtalanýan kristall gurluşyny öz içine alýan metalyň birmeňzeş bölekleri faza diýlip atlandyrylýan bir ýa-da birnäçe dänejikleri emele getirýär. Erginiň mehaniki häsiýetleri ergindäki kristall gurluşynyň funksiýasydyr. Her fazanyň dänejikleriniň ululygy we ýerleşişi üçin hem şol bir zat degişlidir.
Köp adamlar suwuň tapgyrlary bilen tanyş. Suwuk suw doňanda, ol gaty buza öwrülýär. Şeýle-de bolsa, metallara gelende, diňe bir gaty faza bolmaýar. Käbir garyndy maşgalalary öz fazalarynyň ady bilen atlandyrylýar. Dat almaýan polatlaryň arasynda, austenitik 300 seriýaly garyndylar, ýumşadylanda esasan austeniden ybarat bolýar. Şeýle-de bolsa, 400 seriýaly garyndylar 430 dat almaýan polatdaky ferritden ýa-da 410 we 420 dat almaýan polat garyndylardaky martensitden ybarat bolýar.
Titan erginleri üçin hem şol bir zat degişlidir. Her bir ergin toparynyň ady olaryň otag temperaturasyndaky esasy fazasyny görkezýär - alfa, beta ýa-da ikisiniň garyndysy. Alfa, alfa golaý, alfa-beta, beta we beta golaý erginler bar.
Suwuk metal gatylaşanda, termodinamik taýdan ileri tutulýan fazanyň gaty bölejikleri basyşyň, temperaturanyň we himiki düzüminiň mümkinçilik berýän ýerlerinde çökýär. Bu, adatça, sowuk günde ýyly howuzuň ýüzündäki buz kristallary ýaly serhetlerde bolýar. Dänejikler ýadrolananda, kristal gurluşy başga bir dänejik bilen duşuşýança bir ugurda ösýär. Dänejikleriň çäkleri kristal gurluşlarynyň dürli ugurlary sebäpli gabat gelmeýän torlaryň kesişmelerinde emele gelýär. Dürli ululykdaky Rubik kubikleriniň bir toparyny gutuda goýmagy göz öňüne getiriň. Her kubik inedördül torly düzülişe eýedir, ýöne olaryň hemmesi dürli tötänleýin ugurlarda ýerleşdiriler. Doly berkişen metal iş bölegi tötänleýin gönükdirilen ýaly dänejikleriň bir tapgyryndan ybarat.
Däne emele gelen islendik wagtda, çyzyk kemçilikleriniň bolmagy mümkin. Bu kemçilikler kristal gurluşynyň dislokasiýa diýlip atlandyrylýan bölekleriniň ýetmezçiligidir. Bu dislokasiýalar we olaryň soňraky däne boýunça we däne serhetlerinden geçmegi metalyň süýümliliginiň esasyny düzýär.
Iş böleginiň kese-kesigi däne gurluşyny görmek üçin oturdylýar, žallanýar, jylaňlanýar we oýulyp gaýylýar. Birmeňzeş we deň okly bolanda, optiki mikroskopda syn edilýän mikrostrukturalar birneme pazl ýaly görünýär. Aslynda, däneler üç ölçegli bolýar we her bir däne böleginiň kese-kesigi iş böleginiň kese-kesiginiň ugruna baglylykda üýtgeýär.
Kristal gurluşy ähli atomlary bilen doldurylanda, atom baglanyşyklarynyň uzaldylmagyndan başga hereket üçin ýer galmaýar.
Atomlaryň hatarynyň ýarysyny aýyranyňyzda, başga bir hatar atomyň şol ýagdaýa süýşmegi üçin mümkinçilik döredýärsiňiz we dislokasiýany netijeli hereketlendirýärsiňiz. Iş bölegine güýç ulanylanda, mikrostrukturadaky dislokasiýalaryň umumy hereketi onuň döwülmezden ýa-da döwülmezden egilmegine, uzalmagyna ýa-da gysylmagyna mümkinçilik berýär.
Metal garyndysyna güýç täsir edende, ulgam energiýany artdyrýar. Plastik deformasiýa sebäp bolmak üçin ýeterlik energiýa goşulsa, tor deformasiýa bolýar we täze dislokasiýalar emele gelýär. Munuň çeýeligi ýokarlandyrmagy logiki ýaly görünýär, sebäbi ol has köp boşluk döredýär we şeýlelik bilen has köp dislokasiýa hereketi üçin mümkinçilik döredýär. Şeýle-de bolsa, dislokasiýalar çaknyşanda, olar biri-birini düzedip bilýärler.
Dislokasiýalaryň sany we konsentrasiýasy artdygyça, barha köp dislokasiýalar bir-birine berkidilýär we bu bolsa süniligi peseldýär. Ahyrsoňy şeýle köp dislokasiýalar peýda bolýar welin, sowuk emele getirmek mümkin däl. Bar bolan berkidiji dislokasiýalar indi hereket edip bilmeýändigi sebäpli, tordaky atom baglanyşyklary döwülýänçä ýa-da döwülýänçä uzalýar. Şonuň üçin metal garyndylary gatylaşýar we metalyň döwülmezden öň çydap biljek plastik deformasiýasynyň möçberinde çäklendirme bar.
Däne hem ýumşatmakda möhüm rol oýnaýar. Iş bilen berklenen materialy ýumşatmak, esasan, mikrostrukturany täzeden düzedýär we şeýdip, onuň süýümliligini dikeldýär. Ýumşatmak prosesinde däneler üç tapgyrda özgerdilýär:
Adamyň dykyz otly wagonynyň içinden geçip barýanyny göz öňüne getiriň. Köpçüligi diňe hatarlaryň arasynda, tordaky çykyklar ýaly boşluklar goýmak bilen gysyp bolýar. Olar öňe barýarka, yzlaryndaky adamlar galdyran boşlugy doldurdylar, olar bolsa öňlerinde täze boşluk döretdiler. Wagonuň beýleki ujuna ýetenlerinde, ýolagçylaryň düzülişi üýtgeýär. Eger birbada köp adam geçmäge synanyşsa, hereket etmek üçin ýer açmaga synanyşýan ýolagçylar biri-biri bilen çaknyşyp, otly wagonlaryň diwarlaryna urlup, hemmeleriň ýerinde galmagyna sebäp bolýarlar. Çykyklar näçe köp bolsa, şol bir wagtyň özünde hereket etmek şonça kynlaşýar.
Gaýtadan kristallaşmany başlatmak üçin zerur bolan minimal deformasiýanyň derejesini düşünmek möhümdir. Şeýle-de bolsa, metal gyzdyrylmazdan öň ýeterlik deformasiýa energiýasyna eýe bolmasa, gaýtadan kristallaşma bolmaz we dänejikler asyl ölçeglerinden has öňe gitmegini dowam etdirer.
Mehaniki häsiýetleri däne ösüşini gözegçilikde saklamak arkaly sazlap bolýar. Däne serhedi, esasan, dislokasiýalaryň diwarydyr. Olar herekete päsgel berýär.
Eger däneleriň ösüşi çäklendirilse, has köp sanly kiçi däneler öndüriler. Bu kiçi däneler däne gurluşy babatda has inçe hasaplanýar. Däneleriň has köp çäkleri az dislokasiýa hereketini we has ýokary berkligi aňladýar.
Eger däneleriň ösüşi çäklendirilmese, däneleriň gurluşy gödekleşýär, däneler uly bolýar, serhetleri kiçi bolýar we berkligi pes bolýar.
Däne ölçegi köplenç 5 bilen 15 aralygyndaky birliksiz san diýlip atlandyrylýar. Bu deňeşdirme gatnaşykdyr we däne ölçeginiň ortaça diametri bilen baglanyşyklydyr. San näçe ýokary bolsa, däne ölçegi şonça-da inçe bolýar.
ASTM E112 däne ölçeglerini ölçemegiň we baha bermegiň usullaryny beýan edýär. Ol belli bir meýdandaky däne mukdaryny sanamagy öz içine alýar. Bu, adatça, çig malyň kese-kesigini kesmek, ony üwemek we jylamak, soňra bolsa bölejikleri açmak üçin kislota bilen aşyndyrmak arkaly amala aşyrylýar. Sanaw mikroskop astynda amala aşyrylýar we ulaldyş däneleriň ýeterlik nusgalaryny almaga mümkinçilik berýär. ASTM däne ölçegleriniň sanlaryny bermek däneleriň görnüşinde we diametrinde deň derejede deňligi görkezýär. Iş bölegi boýunça yzygiderli işlemegi üpjün etmek üçin däne ölçegleriniň üýtgemelerini iki ýa-da üç nokada çäklendirmek hem peýdaly bolup biler.
Iş gatylaşanda, berklik we çeýelik ters gatnaşykda bolýar. ASTM däne ölçegi bilen berkligiň arasyndaky gatnaşyk oňyn we güýçli bolýar, adatça uzalma ASTM däne ölçegi bilen ters gatnaşykda bolýar. Şeýle-de bolsa, däneleriň aşa köp ösmegi "ölü ýumşak" materiallaryň has netijeli gatylaşmazlygyna sebäp bolup biler.
Däne ölçegi köplenç 5 bilen 15 aralygyndaky birliksiz san diýlip atlandyrylýar. Bu deňeşdirme gatnaşygydyr we ortaça däne diametri bilen baglanyşyklydyr. ASTM däne ölçeginiň bahasy näçe ýokary bolsa, birlik meýdana düşýän däneler şonça köp bolýar.
Taýýarlanan materialyň dänejik ölçegi wagta, temperatura we sowadyş tizligine görä üýtgeýär. Taýýarlamak adatça gaýtadan kristallaşma temperaturasy bilen erişmäniň ereme nokadynyň arasynda amala aşyrylýar. Austenitik polat erişmesi 301 üçin maslahat berilýän taýýarlamak temperatura aralygy 1900 bilen 2050 gradus Farengeýt aralygyndadyr. Ol takmynan 2550 gradus Farengeýt ereýär. Tersine, täjirçilik taýdan arassa 1-nji derejeli titan 1292 gradus Farengeýtde taýýarlanmaly we takmynan 3000 gradus Farengeýt eremeli.
Taýýarlamak wagtynda, gaýtadan dikeltmek we gaýtadan kristallaşma prosesleri gaýtadan kristallaşan dänejikler ähli deformasiýa edilen dänejikleri iýýänçä biri-biri bilen bäsleşýär. Taýýarlamak tizligi temperatura görä üýtgeýär. Taýýarlamak tamamlanandan soň, dänejikleriň ösüşi öňe çykýar. 1900°F temperaturada bir sagatlap taýýarlanan 301 poslamaýan polatdan ýasalan iş bölegi, şol bir wagtyň özünde 2000°F temperaturada taýýarlanan şol bir iş bölegine garanyňda has inçe dänejik gurluşa eýe bolar.
Eger material ýeterlik derejede dogry ýumşadyş aralygynda saklanmasa, netijede emele gelen gurluş köne we täze dänejikleriň utgaşmasy bolup biler. Eger metalyň ähli ýerinde birmeňzeş häsiýetler islenýän bolsa, ýumşadyş prosesi deň okly dänejik gurluşyna ýetmäge gönükdirilen bolmaly. Birmeňzeş diýmek, ähli dänejikleriň takmynan birmeňzeş ululykda bolmagyny, deň okly diýmek bolsa, olaryň takmynan birmeňzeş formada bolmagyny aňladýar.
Birmeňzeş we deň okly mikrostruktura almak üçin her bir iş bölegi şol bir wagtyň dowamynda şol bir mukdarda ýylylyga sezewar edilmeli we şol bir tizlikde sowamaly. Bu toplu ýumşatmak bilen hemişe aňsat ýa-da mümkin däl, şonuň üçin çümdürmek wagtyny hasaplamazdan öň, iň bolmanda tutuş iş bölegi degişli temperaturada doýança garaşmak möhümdir. Çümdürmek wagtynyň has uzak bolmagy we ýokary temperatura has gödek däne gurluşyna / has ýumşak materiala we tersine sebäp bolar.
Eger dänejikleriň ölçegi we berkligi baglanyşykly bolsa we berkligi belli bolsa, näme üçin dänejikleri hasaplamaly, şeýlemi? Ähli weýran ediji synaglaryň üýtgeýänligi bar. Dartgynlylyk synagy, esasanam pes galyňlyklarda, köp babatda nusganyň taýýarlanylmagyna baglydyr. Materialyň hakyky häsiýetlerini görkezmeýän dartgynlylyk güýjüniň netijeleri wagtyndan öň döwülmegi mümkin.
Eger häsiýetler iş bölegi boýunça birmeňzeş bolmasa, dartgynlyk synag nusgasyny ýa-da bir gyrasyndan nusgany almak tutuş wakany aýtmazlygy mümkin. Nusga taýýarlamak we synag etmek hem wagt talap edip biler. Berlen metal üçin näçe synag geçirmek mümkin we näçe ugurda mümkin? Däne gurluşyny bahalandyrmak garaşylmadyk ýagdaýlara garşy goşmaça ätiýaçlandyryşdyr.
Anizotrop, izotrop. Anizotropiýa mehaniki häsiýetleriň ugurlylygyny aňladýar. Berklikden başga-da, anizotropiýany däne gurluşyny öwrenmek arkaly has gowy düşünip bolýar.
Birmeňzeş we deň okly däne gurluşy izotrop bolmaly, bu bolsa onuň ähli ugurlarda birmeňzeş häsiýetlere eýedigini aňladýar. Izotropiýa, esasanam, konsentrikligiň möhüm bolan çuňňur çekiş proseslerinde möhümdir. Boşluk galyba çekilende, anizotrop material birmeňzeş akmaýar, bu bolsa gulaklyk diýilýän kemçilige getirip biler. Gulaklyk käseniň ýokarky böleginiň tolkunly siluet emele getirýän ýerinde ýüze çykýar. Däne gurluşyny barlamak iş bölegindäki birmeňzeş dällikleriň ýerleşýän ýerini açyp görkezýär we esasy sebäbi anyklamaga kömek edýär.
Dogry ýumşatmak izotropiýa ýetmek üçin örän möhümdir, ýöne ýumşatmakdan öň deformasiýanyň derejesini düşünmek hem möhümdir. Material plastik deformasiýa bolanda, dänejikler deformasiýa başlaýar. Sowuk prokatda galyňlygy uzynlygyna öwürmek bilen, dänejikler prokat ugry boýunça uzalýar. Dänejikleriň tarap gatnaşygy üýtgedikçe, izotropiýa we umumy mehaniki häsiýetler hem üýtgeýär. Agyr deformasiýa edilen iş böleklerinde, ýumşatmakdan soň hem käbir ugurlar saklanyp bilner. Bu anizotropiýa getirýär. Çuňňur çekilen materiallar üçin, käwagt aşynmagyň öňüni almak üçin soňky ýumşatmakdan öň deformasiýanyň möçberini çäklendirmek zerur bolýar.
Apelsin gabygy. Çökmek, matanyň çuň çekilmegi bilen baglanyşykly ýeke-täk kemçilik däl. Apelsin gabygy örän iri bölejikleri bolan çig mal çekilende ýüze çykýar. Her bir däne özbaşdak we kristal ugrynyň funksiýasy hökmünde deformasiýa bolýar. Goňşy dänejikleriň arasyndaky deformasiýa tapawudy, apelsin gabygyna meňzeş teksturaly görnüşe getirýär. Tekstura käse diwarynyň ýüzünde ýüze çykýan dänejik gurluşdyr.
Telewizor ekranyndaky pikseller ýaly, inçe däneli gurluşly bolanda, her däne arasyndaky tapawut has az duýulýar we çözgüdi netijeli ýokarlandyrýar. Diňe mehaniki häsiýetleri kesgitlemek apelsin gabygynyň täsiriniň öňüni almak üçin ýeterlik inçe däne ölçegini üpjün etmek üçin ýeterlik bolup bilmez. Iş böleginiň ölçegindäki üýtgeşme däne diametriniň 10 essesinden az bolanda, aýratyn däneleriň häsiýetleri emele getirme hereketini öňe sürer. Ol köp dänelerde deň derejede deformasiýa etmeýär, ýöne her däneniň aýratyn ölçegini we ugruny görkezýär. Muny çekilen käseleriň diwarlaryndaky apelsin gabygynyň täsirinden görmek bolýar.
ASTM däne ölçegi 8 üçin, däne ölçeginiň ortaça diametri 885 µin. Bu, 0,00885 dýuým ýa-da ondan az galyňlygyň azalmagyna bu mikroformalaşdyryş täsiriniň täsir edip biljekdigini aňladýar.
Gödek dänejikler çuňňur çekiş kynçylyklaryny döredip bilse-de, käwagt olary çap etmek üçin maslahat berilýär. Ştamplamak, Jorj Waşingtonyň ýüz konturlarynyň dörtden bir bölegi ýaly islenýän ýüz topografiýasyny bermek üçin boşlugyň gysylýan deformasiýa prosesidir. Sim bilen çekişden tapawutlylykda, ştamplamak adatça köp mukdarda material akymyny öz içine almaýar, ýöne köp güýç talap edýär, bu bolsa boşlugyň ýüzüni deformasiýa edip biler.
Şu sebäpli, has gödek däne gurluşyny ulanmak arkaly ýüzleý akym stresini azaltmak, galyp doldurmak üçin zerur bolan güýçleri ýeňilleşdirmäge kömek edip biler. Bu, esasanam, ýüzleý dänelerdäki çykyşlar däne serhetlerinde toplanmagyň ýerine erkin akyp bilýän erkin gabyk basma ýagdaýynda has dogrudyr.
Bu ýerde ara alnyp maslahatlaşylýan tendensiýalar belli bir bölümlere degişli bolmazlygy mümkin bolan umumylaşdyrmalardyr. Şeýle-de bolsa, olar umumy kynçylyklaryň öňüni almak we galyplama parametrlerini optimizirlemek üçin täze bölekleri dizaýn edende çig mal bölejikleriniň ölçeglerini ölçemegiň we standartlaşdyrmagyň peýdalaryny görkezdiler.
Metall ştamplama maşynlaryny we böleklerini emele getirmek üçin metalda çuňňur çekiş operasiýalaryny öndürijiler, tehniki taýdan hünärli takyk gaýtadan işleýän metallurglar bilen gowy işleşerler, olar materiallary däne derejesine çenli optimizirlemäge kömek edip bilerler. Gatnaşyklaryň iki tarapyndaky metallurgiýa we inženerçilik hünärmenleri bir topara birleşdirilende, bu özgerdiji täsir edip we has oňyn netijeleri berip biler.
"STAMPING Žurnaly" metal ştamplama bazarynyň isleglerini kanagatlandyrmaga bagyşlanan ýeke-täk pudak žurnalydyr. 1989-njy ýyldan bäri neşir ştamplama hünärmenlerine öz işlerini has netijeli alyp barmaga kömek etmek üçin öňdebaryjy tehnologiýalary, pudak meýillerini, iň gowy tejribeleri we habarlary beýan edýär.
Indi “The FABRICATOR” žurnalynyň sanly neşirine doly giriş mümkinçiligi bilen, gymmatly senagat çeşmelerine aňsat giriş mümkinçiligi.
“The Tube & Pipe Journal” žurnalynyň sanly neşiri indi doly elýeterli bolup, gymmatly pudak çeşmelerine aňsatlyk bilen elýeterliligi üpjün edýär.
Metal ştamplama bazary üçin iň täze tehnologik ösüşleri, iň gowy tejribeleri we pudak habarlary bilen tanyşdyrýan STAMPING Žurnalynyň sanly neşirine doly giriş mümkinçiliginden peýdalanyň.
Indi “The Fabricator en Español” žurnalynyň sanly neşirine doly giriş mümkinçiligi bilen, gymmatly senagat çeşmelerine aňsat giriş mümkinçiligi.