Дат басмас корычның механик үзлеген контрольдә тотучы бөртек структурасының бер катламын аңлау аша файда алырга мөмкин. Getty Images
Дат басмас корыч һәм алюминий эретмәләрен сайлау, гадәттә, ныклыкка, сыгылучанлыкка, озынаюга һәм катылыкка юнәлтелгән. Бу үзенчәлекләр металлның төзелеш блокларының куелган йөкләнешләргә ничек җавап бирүен күрсәтә. Алар чимал чикләүләрен идарә итүнең нәтиҗәле күрсәткече булып тора; ягъни ул ватылганчы күпме бөгеләчәген күрсәтә. Чимал формалаштыру процессына ватылмыйча түзә алырга тиеш.
Деструктив сузылу һәм катылык сынаулары механик үзлекләрне билгеләү өчен ышанычлы һәм экономияле ысул булып тора. Ләкин, чимал калынлыгы сынау үрнәгенең күләмен чикли башлагач, бу сынаулар һәрвакытта да ышанычлы түгел. Яссы металл әйберләрнең сузылу сынаулары, әлбәттә, файдалы, ләкин аның механик үзлеген контрольдә тотучы бөртек структурасының бер катламын тирәнтенрәк карап, файда алырга мөмкин.
Металлар бөртекләр дип аталган микроскопик кристаллар сериясеннән тора. Алар металл буенча очраклы рәвештә таралган. Аустенит дат басмас корычлардагы тимер, хром, никель, марганец, кремний, углерод, азот, фосфор һәм күкерт кебек кушылма элементларның атомнары бер бөртекнең өлеше. Бу атомнар металл ионнарының каты эремәсен барлыкка китерә, алар үзләренең уртак электроннары аша кристалл рәшәткәсенә тоташа.
Эретмәнең химик составы бөртекләрдәге атомнарның термодинамик яктан өстенлекле урнашуын билгели, ул кристалл структурасы дип атала. Кабатланучы кристалл структурасын үз эченә алган металлның бер үк төрле кисәкләре фазалар дип аталган бер яки берничә бөртек барлыкка китерә. Эретмәнең механик үзлекләре эретмәдәге кристалл структурасының функциясе булып тора. Һәр фаза бөртекләренең зурлыгы һәм урнашуы өчен дә шул ук нәрсә.
Күпчелек кеше суның фазалары белән таныш. Сыек су туңганда, ул каты бозга әйләнә. Ләкин, металларга килгәндә, бер генә каты фаза булмый. Кайбер эретмә гаиләләре үз фазалары буенча аталган. Дат басмас корычлар арасында, аустенит 300 серияле эретмәләр, җылытылганда, нигездә, аустениттан тора. Ләкин, 400 серияле эретмәләр 430 дат басмас корычта ферриттан яки 410 һәм 420 дат басмас корыч эретмәләрендә мартенситтан тора.
Титан эретмәләренә дә шул ук кагыла. Һәр эретмә төркеменең исеме аларның бүлмә температурасында өстенлек итүче фазасын күрсәтә - альфа, бета яки икесенең дә катнашмасы. Альфа, альфага якын, альфа-бета, бета һәм бетага якын эретмәләр бар.
Сыек металл катып калганда, термодинамик яктан өстенлекле фазаның каты кисәкчәләре басым, температура һәм химик состав мөмкинлек биргән урыннарда чөкмәгә әйләнә. Бу гадәттә чикләрдә була, салкын көндә җылы күл өслегендәге боз кристаллары кебек. Бөртекләр бөртекләнгәч, кристалл структурасы бер юнәлештә үсә, башка бөртек очраганчы. Кристалл структураларының төрле юнәлешләре аркасында бөртек чикләре туры килмәгән рәшәткәләр кисешкән урыннарда барлыкка килә. Төрле зурлыктагы Рубик кубикларын тартмага салуны күз алдыгызга китерегез. Һәр куб квадрат рәшәткә урнашуына ия, ләкин алар барысы да төрле очраклы юнәлешләрдә урнашачак. Тулысынча катып калган металл эшләнгән әйбер очраклы рәвештә юнәлтелгән бөртекләр сериясеннән тора.
Бөртек барлыкка килгән саен, сызык дефектлары барлыкка килү ихтималы бар. Бу дефектлар кристалл структурасының дислокация дип аталган өлешләренең югалуыннан гыйбарәт. Бу дислокацияләр һәм аларның бөртек буенча һәм бөртек чикләре аша аннан соң хәрәкәте металлның сыгылучанлыгы өчен төп нигез булып тора.
Эшкәртмәнең кисемтәсенә бөртек структурасын карау өчен беркетелә, җигелә, ялтыратыла һәм уеп алына. Бердәм һәм тигез күчәрле булганда, оптик микроскопта күзәтелгән микроструктуралар бераз пазлга охшаган. Чынлыкта, бөртекләр өч үлчәмле, һәм һәр бөртекнең кисемтәсенә эшкәртмәнең кисемтә юнәлешенә карап үзгәрергә мөмкин.
Кристалл структурасы барлык атомнары белән тулганда, атом бәйләнешләренең сузылуыннан башка хәрәкәт өчен урын калмый.
Атомнар рәтенең яртысын алып ташлаганда, сез башка атомнар рәтенә шул позициягә шуышу мөмкинлеген тудырасыз, нәтиҗәдә дислокацияне күчерәсез. Эшкәртмәгә көч кулланылганда, микроструктурадагы дислокацияләрнең агрегат хәрәкәте аңа ватылмыйча яки сынмыйча бөгелергә, сузылырга яки кысылырга мөмкинлек бирә.
Металл эретмәсенә көч тәэсир иткәндә, система энергияне арттыра. Әгәр пластик деформациягә китерерлек энергия өстәлсә, рәшәткә деформацияләнә һәм яңа дислокацияләр барлыкка килә. Моның сыгылучанлыкны арттырырга тиешлеге логик тоела, чөнки ул күбрәк урынны бушата һәм шулай итеп күбрәк дислокация хәрәкәте өчен мөмкинлек тудыра. Ләкин, дислокацияләр бәрелешкәндә, алар бер-берсен төзәтә ала.
Дислокацияләр саны һәм концентрациясе арткан саен, күбрәк дислокацияләр бер-берсенә бәйләнә, шуның белән сыгылучанлык кими. Ахыр чиктә шулкадәр күп дислокацияләр барлыкка килә ки, салкын формалаштыру мөмкин түгел. Гамәлдәге беркетү дислокацияләре хәрәкәтләнә алмаганлыктан, рәшәткәдәге атом бәйләнешләре өзелгәнче яки ватылганчы сузыла. Шуңа күрә металл эретмәләре катылана, һәм металл ватылганчы түзә алырлык пластик деформация күләме чикләнгән.
Бөртек шулай ук ​​җылытуда мөһим роль уйный. Эш белән чыныктырылган материалны җылыту, нигездә, микроструктураны яңадан башлый һәм шулай итеп, сыгылучанлыкны торгыза. Кыздыру процессында бөртекләр өч этапта үзгәртелә:
Күз алдыгызга китерегез, кеше тыгыз поезд вагоны аша үтеп бара. Халыкны рәт араларында бушлыклар калдырып кына кысып була, мәсәлән, рәшәткәдәге дислокацияләр кебек. Алар алга барган саен, артларындагы кешеләр алар калдырган бушлыкны тутыралар, ә алар алда яңа урын булдыралар. Алар вагонның икенче очына җиткәч, пассажирларның урнашуы үзгәрә. Бер үк вакытта бик күп кеше узып китәргә тырышса, хәрәкәт итү өчен урын бушатырга тырышкан пассажирлар бер-берсенә бәреләләр һәм поезд вагоннарының стеналарына бәреләләр, барысын да урында тоткарлыйлар. Дислокацияләр күбрәк булган саен, аларга бер үк вакытта хәрәкәт итү авыррак була.
Рекристаллизацияне башлап җибәрү өчен кирәкле минималь деформация дәрәҗәсен аңлау мөһим. Ләкин, әгәр металл җылытылганчы җитәрлек деформация энергиясенә ия булмаса, рекристаллизация булмаячак һәм бөртекләр башлангыч зурлыгыннан артып үсә барачак.
Механик үзлекләрне бөртек үсешен контрольдә тоту юлы белән көйләргә мөмкин. Бөртек чиге, нигездә, дислокацияләр дивары. Алар хәрәкәткә комачаулый.
Әгәр бөртекләрнең үсеше чикләнгән булса, вак бөртекләр саны күбрәк булачак. Бу кечерәк бөртекләр бөртек структурасы ягыннан нечкәрәк дип санала. Бөртек чикләре күбрәк булу дислокация хәрәкәтенең азрак булуын һәм ныклыкның югарырак булуын аңлата.
Әгәр бөртекләрнең үсеше чикләнмәсә, бөртекләрнең структурасы тупаслана, бөртекләр зуррак, чикләре кечерәк, ә ныклыгы түбәнрәк була.
Бөртек зурлыгы еш кына берәмлексез сан дип атала, якынча 5 һәм 15 арасында. Бу чагыштырма нисбәт һәм бөртекнең уртача диаметры белән бәйле. Сан ни кадәр югарырак булса, бөртеклелек шулкадәр нечкәрәк.
ASTM E112 бөртек зурлыгын үлчәү һәм бәяләү ысулларын күрсәтә. Бу билгеле бер мәйдандагы бөртек күләмен санауны үз эченә ала. Бу гадәттә чималның кисемтәсен кисү, аны тарту һәм ялтырату, аннары кисәкчәләрне ачу өчен кислота белән эшкәртү юлы белән башкарыла. Санау микроскоп астында башкарыла, һәм зурайту бөртекләрдән җитәрлек үрнәк алырга мөмкинлек бирә. ASTM бөртек зурлыгы саннарын билгеләү бөртек формасы һәм диаметрында тиешле дәрәҗәдә бердәмлекне күрсәтә. Эшкәрткеч буенча тотрыклы эшләүне тәэмин итү өчен, бөртек зурлыгындагы үзгәрешләрне ике яки өч нокта белән чикләү дә отышлы булырга мөмкин.
Эшчәнлекнең катыру очрагында, ныклык һәм сыгылучанлык кире бәйләнешкә ия. ASTM бөртекләренең зурлыгы һәм ныклыгы арасындагы бәйләнеш уңай һәм көчле булырга мөмкин, гадәттә, сузылу ASTM бөртекләренең зурлыгына кире бәйләнештә. Ләкин бөртекләрнең артык үсүе "үле йомшак" материалларның нәтиҗәле катылануын туктатырга мөмкин.
Бөртек зурлыгы еш кына берәмлексез сан дип атала, якынча 5 һәм 15 арасында. Бу чагыштырма нисбәт һәм бөртекнең уртача диаметры белән бәйле. ASTM бөртек зурлыгы кыйммәте ни кадәр югарырак булса, берәмлек мәйданга шулкадәр күбрәк бөртек туры килә.
Җылытылган материалның бөртек зурлыгы вакыт, температура һәм суыту тизлеге белән үзгәрә. Җылыту гадәттә яңадан кристаллашу температурасы һәм эретү температурасы арасында башкарыла. Аустенит дат басмас корыч 301 өчен тәкъдим ителгән җылыту температурасы диапазоны 1900 һәм 2050 градус Фаренгейт арасында. Ул якынча 2550 градус Фаренгейт эри башлый. Киресенчә, коммерция максатларында чиста 1 нче сортлы титан 1292 градус Фаренгейтта җылытылырга һәм якынча 3000 градус Фаренгейтта эретелергә тиеш.
Ябыту вакытында торгызу һәм яңадан кристаллашу процесслары бер-берсе белән көндәшлек итә, яңадан кристаллашкан бөртекләр барлык деформацияләнгән бөртекләрне йотып бетергәнче. Яңадан кристаллашу тизлеге температурага бәйле рәвештә үзгәрә. Яңадан кристаллашу тәмамлангач, бөртекләр үсә башлый. 1900°F температурада бер сәгать дәвамында ягылган 301 дат басмас корыч эш әйбере, шул ук вакытта 2000°F температурада ягылган эш әйберенә караганда, нечкәрәк бөртек структурасына ия булачак.
Әгәр материал тиешле җылыту диапазонында җитәрлек озак тотылмаса, барлыкка килгән структура иске һәм яңа бөртекләрнең кушылмасы булырга мөмкин. Әгәр металл буенча бердәм үзлекләр кирәк булса, җылыту процессы бердәм тигез күчәрле бөртек структурасына ирешүгә юнәлтелгән булырга тиеш. Бер төрле дигән сүз барлык бөртекләрнең дә якынча бер үк зурлыкта булуын аңлата, ә тигез күчәрле дигән сүз аларның якынча бер үк формада булуын аңлата.
Бердәм һәм тигез күчәрле микроструктура алу өчен, һәр эш кисәге бер үк вакыт эчендә бер үк күләмдә җылылыкка дучар ителергә һәм бер үк тизлектә суынырга тиеш. Бу һәрвакытта да партия белән җылыту белән җиңел яки мөмкин түгел, шуңа күрә чылату вакытын исәпләр алдыннан, ким дигәндә бөтен эш кисәге тиешле температурада туенганчы көтәргә кирәк. Озынрак чылату вакыты һәм югарырак температуралар бөртек структурасының тупасрак булуына/йомшакрак материалга китерәчәк һәм киресенчә.
Әгәр бөртек зурлыгы һәм ныклык бәйле булса, һәм ныклык билгеле булса, ни өчен бөртекләрне исәпләргә кирәк, шулай бит? Барлык җимергеч сынаулар да үзгәрүчәнлеккә ия. Сузылу сынаулары, бигрәк тә түбән калынлыкларда, күбесенчә үрнәк әзерләүгә бәйле. Чын материал үзенчәлекләрен күрсәтмәгән тарту ныклыгы нәтиҗәләре вакытыннан алда җимерелүгә китерергә мөмкин.
Әгәр үзлекләр эшләнгән кисәк буенча бер үк булмаса, тарту сынау үрнәген яки бер кырыйдан үрнәк алу тулы хикәяне сөйләмәскә мөмкин. Үрнәк әзерләү һәм сынау да вакытны күп алырга мөмкин. Бирелгән металл өчен күпме сынау мөмкин һәм ул ничә юнәлештә мөмкин? Бөртек структурасын бәяләү көтелмәгән хәлләрдән өстәмә иминият булып тора.
Анизотроп, изотроп. Анизотропия механик үзлекләрнең юнәлешен аңлата. Ныклыктан тыш, анизотропияне бөртек структурасын тикшерү аша яхшырак аңларга мөмкин.
Бердәм һәм тигез күчәрле бөртек структурасы изотроп булырга тиеш, димәк, ул барлык юнәлешләрдә дә бер үк үзлекләргә ия. Изотропия, бигрәк тә, концентриклык мөһим булган тирән тарту процессларында мөһим. Запас формага тартылганда, анизотроп материал тигез агып чыкмаячак, бу колак дип аталган кимчелеккә китерергә мөмкин. Алка чынаякның өске өлеше дулкынлы силуэт формалаштырган урында барлыкка килә. Бөртек структурасын тикшерү эш кисәгендә тигез булмаганлыкларның урнашуын ачыкларга һәм төп сәбәпне ачыкларга ярдәм итә ала.
Дөрес җылыту изотропиягә ирешү өчен бик мөһим, ләкин җылыту алдыннан деформация дәрәҗәсен аңлау да мөһим. Материал пластик деформацияләнгәндә, бөртекләр деформацияләнә башлый. Салкын җәю очрагында, калынлыкны озынлыкка үзгәрткәндә, бөртекләр җәю юнәлешендә сузылачак. Бөртекләрнең аспект нисбәте үзгәргән саен, изотропия һәм гомуми механик үзлекләре дә үзгәрә. Көчле деформацияләнгән эш кисәкләрендә, җылытудан соң да кайбер юнәлеш сакланырга мөмкин. Бу анизотропиягә китерә. Тирән тартылган материаллар өчен, кайвакыт тузудан саклану өчен, соңгы җылыту алдыннан деформация күләмен чикләргә кирәк.
Апельсин кабыгы. Күтәрелү - штамп белән бәйле тирән тартуның бердәнбер кимчелеге түгел. Апельсин кабыгы бик эре кисәкчәле чимал тартылганда барлыкка килә. Һәр бөртек бәйсез рәвештә һәм кристалл юнәлешенә карап деформацияләнә. Күрше бөртекләр арасындагы деформация аермасы апельсин кабыгына охшаш текстуралы күренешкә китерә. Текстура - чынаяк стенасы өслегендә ачыкланган бөртекле структура.
Телевизор экранындагы пиксельләр кебек үк, вак бөртекле структуралы, һәр бөртек арасындагы аерма азрак сизеләчәк, нәтиҗәдә чишелешне арттырачак. Әфлисун кабыгы эффектын булдырмас өчен җитәрлек вак бөртек зурлыгын тәэмин итү өчен механик үзенчәлекләрне билгеләү генә җитмәскә мөмкин. Эшкәртмәнең үлчәм үзгәреше бөртек диаметрыннан 10 тапкырдан кимрәк булганда, аерым бөртекләрнең үзенчәлекләре формалашу процессын билгеләячәк. Ул күп бөртекләрдә бертигез деформацияләнми, ләкин һәр бөртекнең конкрет зурлыгын һәм юнәлешен чагылдыра. Моны тартылган чынаяклар стеналарына әфлисун кабыгы эффектыннан күрергә мөмкин.
ASTM бөртек зурлыгы 8 булганда, бөртекнең уртача диаметры 885 мкд тәшкил итә. Бу 0,00885 дюйм яки аннан да кимрәк калынлык кимүенә бу микроформалаштыру эффекты тәэсир итә ала дигән сүз.
Зур бөртекләр тирән сызу проблемаларына китерергә мөмкин булса да, кайвакыт аларны бастыру өчен кулланырга киңәш ителә. Штамплау - бу деформация процессы, анда бушлык кирәкле өслек топографиясен, мәсәлән, Джордж Вашингтонның йөз контурларының дүрттән бер өлешен бирү өчен кысыла. Чыбык белән тартудан аермалы буларак, штамплау гадәттә күп күләмле материал агымын үз эченә алмый, ләкин күп көч таләп итә, бу бушлыкның өслеген деформацияләргә мөмкин.
Шуңа күрә, эрерәк бөртек структурасын кулланып, өслек агымы көчәнешен минимальләштерү форманы дөрес тутыру өчен кирәкле көчләрне киметергә ярдәм итә ала. Бу, бигрәк тә, ирекле формада бастыру өчен дөрес, чөнки өслек бөртекләрендәге дислокацияләр бөртек чикләрендә җыелу урынына, ирекле ага ала.
Монда каралган тенденцияләр - билгеле бер бүлекләргә кагылмаска мөмкин булган гомумиләштерүләр. Шулай да, алар яңа детальләрне проектлаганда чимал бөртекләренең зурлыгын үлчәү һәм стандартлаштыруның өстенлекләрен күрсәттеләр, бу гадәти җитешсезлекләрне булдырмас һәм формалаштыру параметрларын оптимальләштерер өчен эшләнде.
Металл штамплау һәм металлда тирәнтен сызу операцияләрен җитештерүчеләр, материалларны бөртек дәрәҗәсенә кадәр оптимальләштерергә ярдәм итә алырлык техник яктан квалификацияле төгәл рероликлар белән эшләүче металлурглар белән яхшы хезмәттәшлек итәчәкләр. Мөнәсәбәтләрнең ике ягындагы металлургия һәм инженерия белгечләре бер командага берләштерелгәндә, бу үзгәртеп кору йогынтысына китерергә һәм уңай нәтиҗәләргә китерергә мөмкин.
STAMPING Journal - металл штамплау базары ихтыяҗларын канәгатьләндерүгә багышланган бердәнбер тармак журналы. 1989 елдан бирле басма штамплау белгечләренә үз бизнесларын нәтиҗәлерәк алып барырга ярдәм итү өчен алдынгы технологияләрне, тармак тенденцияләрен, иң яхшы тәҗрибәләрне һәм яңалыкларны яктырта.
Хәзер The FABRICATORның цифрлы басмасына тулысынча керү мөмкинлеге белән, кыйммәтле тармак ресурсларына җиңел керү мөмкинлеге.
The Tube & Pipe Journal журналының цифрлы басмасы хәзер тулысынча кулланыла ала, бу исә кыйммәтле тармак ресурсларына җиңел керү мөмкинлеген бирә.
Металл штамплау базары өчен иң соңгы технологик казанышларны, иң яхшы тәҗрибәләрне һәм тармак яңалыкларын тәкъдим итүче STAMPING Journal журналының цифрлы басмасына тулысынча керү мөмкинлегеннән файдаланыгыз.
Хәзер The Fabricator en Español санлы басмасына тулысынча керү мөмкинлеге белән, кыйммәтле тармак ресурсларына җиңел керү мөмкинлеге.