Ang bawat test protocol (Brinell, Rockwell, Vickers) ay may mga pamamaraang partikular sa bagay na sinusuri.

Ang bawat test protocol (Brinell, Rockwell, Vickers) ay may mga pamamaraang partikular sa bagay na sinusuri.Ang Rockwell t-test ay kapaki-pakinabang para sa pagsubok ng mga tubo na may manipis na pader sa pamamagitan ng pagputol ng tubo nang pahaba at pagsuri sa dingding ng tubo sa pamamagitan ng diameter sa loob kaysa sa diameter sa labas.
Ang pag-order ng mga tubo ay parang pagpunta sa isang dealership ng kotse at pag-order ng kotse o trak.Marami na ngayong available na opsyon na nagbibigay-daan sa mga mamimili na i-customize ang kotse sa iba't ibang paraan – mga kulay sa loob at panlabas, mga trim na pakete, mga opsyon sa pag-istilo sa labas, mga pagpipilian sa powertrain, at isang audio system na halos kasing ganda ng isang home entertainment system.Sa lahat ng mga opsyong ito, malamang na hindi ka masisiyahan sa isang karaniwang walang-frills na kotse.
Nalalapat ito sa mga tubo ng bakal.Mayroon itong libu-libong mga opsyon o mga detalye.Bilang karagdagan sa mga dimensyon, binabanggit ng detalye ang mga kemikal na katangian at ilang mekanikal na katangian tulad ng pinakamababang lakas ng ani (MYS), ultimate tensile strength (UTS), at pinakamababang elongation hanggang sa pagkabigo.Gayunpaman, marami sa industriya—mga inhinyero, ahente sa pagbili, at mga tagagawa—ang gumagamit ng shorthand ng industriya at tumatawag para sa "simple" na mga welded na tubo at naglilista lamang ng isang katangian: tigas.
Subukang mag-order ng kotse ayon sa isang katangian ("Kailangan ko ng kotse na may awtomatikong paghahatid"), at sa nagbebenta hindi ka makakarating sa malayo.Kailangan niyang punan ang isang form na may maraming mga pagpipilian.Ito ang kaso sa mga bakal na tubo: upang makakuha ng isang tubo na angkop para sa isang aplikasyon, ang isang tagagawa ng tubo ay nangangailangan ng higit pang impormasyon kaysa sa katigasan.
Paano naging tinanggap na kapalit ang katigasan para sa iba pang mga mekanikal na katangian?Marahil nagsimula ito sa mga tagagawa ng tubo.Dahil ang hardness testing ay mabilis, madali, at nangangailangan ng medyo murang kagamitan, ang mga nagbebenta ng pipe ay kadalasang gumagamit ng hardness testing upang ihambing ang dalawang uri ng pipe.Ang kailangan lang nilang magsagawa ng hardness test ay isang makinis na piraso ng tubo at isang test rig.
Ang tigas ng tubo ay malapit na nauugnay sa UTS at ang isang panuntunan ng thumb (porsyento o hanay ng porsyento) ay kapaki-pakinabang para sa pagtatantya ng MYS, kaya madaling makita kung paano maaaring maging angkop na proxy para sa iba pang mga katangian ang hardness testing.
Bilang karagdagan, ang iba pang mga pagsubok ay medyo mahirap.Habang tumatagal lamang ng halos isang minuto ang hardness testing sa isang makina, ang MYS, UTS at mga elongation test ay nangangailangan ng sample na paghahanda at malaking pamumuhunan sa malalaking kagamitan sa laboratoryo.Sa paghahambing, ang isang pipe mill operator ay nakumpleto ang isang hardness test sa ilang segundo, habang ang isang espesyalistang metalurgist ay nagsasagawa ng isang tensile test sa loob ng ilang oras.Ang pagsasagawa ng hardness test ay hindi mahirap.
Hindi ito nangangahulugan na ang mga tagagawa ng engineering pipe ay hindi gumagamit ng mga pagsubok sa katigasan.Ligtas na sabihin na ginagawa ito ng karamihan, ngunit dahil sinusuri nila ang pag-uulit ng instrumento at reproducibility sa lahat ng kagamitan sa pagsubok, alam na alam nila ang mga limitasyon ng pagsubok.Karamihan sa kanila ay ginagamit ito upang suriin ang katigasan ng tubo bilang bahagi ng proseso ng pagmamanupaktura, ngunit hindi ito ginagamit upang mabilang ang mga katangian ng tubo.Ito ay isang pass/fail test lang.
Bakit kailangan kong malaman ang MYS, UTS at minimum elongation?Ipinapahiwatig nila ang pagganap ng pagpupulong ng tubo.
Ang MYS ay ang pinakamababang puwersa na nagdudulot ng permanenteng pagpapapangit ng materyal.Kung susubukan mong bahagyang yumuko ang isang tuwid na piraso ng wire (tulad ng isang hanger) at bitawan ang presyon, isa sa dalawang bagay ang mangyayari: babalik ito sa orihinal nitong estado (tuwid) o mananatiling nakatungo.Kung straight pa rin, eh di hindi ka pa nakakaget over sa MYS.Kung nakayuko pa, na-miss mo.
Ngayon kunin ang magkabilang dulo ng wire gamit ang mga pliers.Kung maputol mo ang isang wire sa kalahati, nalampasan mo na ang UTS.Hilahin mo ito nang husto at mayroon kang dalawang piraso ng alambre upang ipakita ang iyong mga pagsisikap na higit sa tao.Kung ang orihinal na haba ng wire ay 5 pulgada, at ang dalawang haba pagkatapos ng pagkabigo ay magdadagdag ng hanggang 6 na pulgada, ang wire ay mag-uunat ng 1 pulgada, o 20%.Ang mga aktwal na tensile test ay sinusukat sa loob ng 2 pulgada ng break point, ngunit kahit na ano – ang konsepto ng tension ng linya ay naglalarawan ng UTS.
Ang mga ispesimen ng micrograph na bakal ay dapat gupitin, pulidohin, at ukit ng mahinang acidic na solusyon (karaniwan ay nitric acid at alkohol) upang makita ang mga butil.Ang 100x magnification ay karaniwang ginagamit upang suriin ang mga butil ng bakal at matukoy ang laki ng mga ito.
Ang katigasan ay isang pagsubok kung paano tumutugon ang isang materyal sa epekto.Isipin na ang isang maikling haba ng tubing ay inilalagay sa isang vise na may serrated jaws at inalog upang isara ang vise.Bilang karagdagan sa pag-align ng pipe, ang mga vise jaws ay nag-iiwan ng imprint sa ibabaw ng pipe.
Ito ay kung paano gumagana ang hardness test, ngunit hindi ito kasing rough.Ang pagsubok ay may kontroladong laki ng epekto at kontroladong presyon.Ang mga puwersang ito ay nagpapa-deform sa ibabaw, na bumubuo ng mga indentasyon o mga indentasyon.Tinutukoy ng laki o lalim ng dent ang tigas ng metal.
Kapag sinusuri ang bakal, karaniwang ginagamit ang mga pagsubok sa katigasan ng Brinell, Vickers at Rockwell.Ang bawat isa ay may sariling sukat, at ang ilan sa mga ito ay may maraming mga pamamaraan ng pagsubok tulad ng Rockwell A, B, C, atbp. Para sa mga bakal na tubo, ang ASTM A513 na detalye ay tumutukoy sa pagsubok ng Rockwell B (pinaikli bilang HRB o RB).Sinusukat ng Rockwell Test B ang pagkakaiba sa puwersa ng pagtagos ng 1⁄16 pulgadang diyametro na bolang bakal sa bakal sa pagitan ng isang magaan na preload at isang pangunahing pagkarga na 100 kgf.Ang karaniwang resulta para sa karaniwang banayad na bakal ay HRB 60.
Alam ng mga siyentipiko ng materyal na ang katigasan ay may linear na relasyon sa UTS.Samakatuwid, ang ibinigay na katigasan ay hinuhulaan ang UTS.Katulad nito, alam ng tagagawa ng pipe na magkaugnay ang MYS at UTS.Para sa mga welded pipe, ang MYS ay karaniwang 70% hanggang 85% UTS.Ang eksaktong halaga ay depende sa proseso ng paggawa ng tubo.Ang tigas ng HRB 60 ay tumutugma sa UTS 60,000 pounds per square inch (PSI) at humigit-kumulang 80% MYS, na 48,000 PSI.
Ang pinakakaraniwang pagtutukoy ng tubo para sa pangkalahatang produksyon ay ang pinakamataas na tigas.Bilang karagdagan sa laki, interesado rin ang mga inhinyero sa pagtukoy ng mga tubo ng resistance welded (ERW) sa loob ng isang mahusay na hanay ng pagpapatakbo, na maaaring magresulta sa mga bahaging guhit na may posibleng maximum na tigas na HRB 60. Ang desisyong ito lamang ay nagreresulta sa isang bilang ng mga mekanikal na katangian ng pagtatapos, kabilang ang katigasan mismo.
Una, hindi gaanong sinasabi sa amin ang tigas ng HRB 60.Ang pagbabasa ng HRB 60 ay isang walang sukat na numero.Ang mga materyal na na-rate sa HRB 59 ay mas malambot kaysa sa mga nasubok sa HRB 60, at ang HRB 61 ay mas mahirap kaysa sa HRB 60, ngunit magkano?Hindi ito masusukat tulad ng volume (sinusukat sa decibel), torque (sinusukat sa pound-feet), bilis (sinusukat sa distansya laban sa oras), o UTS (sinusukat sa pounds per square inch).Ang pagbabasa ng HRB 60 ay hindi nagsasabi sa amin ng anumang partikular na bagay.Ito ay isang materyal na pag-aari, hindi isang pisikal na pag-aari.Pangalawa, ang pagpapasiya ng katigasan sa sarili nito ay hindi angkop upang matiyak ang pag-uulit o muling paggawa.Ang pagsusuri ng dalawang site sa isang sample, kahit na magkalapit ang mga site ng pagsubok, kadalasang nagreresulta sa ibang-iba ang hardness readings.Ang likas na katangian ng mga pagsubok ay nagpapalala sa problemang ito.Pagkatapos ng isang pagsukat ng posisyon, hindi maaaring gawin ang pangalawang pagsukat upang suriin ang resulta.Ang pag-uulit ng pagsubok ay hindi posible.
Hindi ito nangangahulugan na ang pagsukat ng katigasan ay hindi maginhawa.Sa totoo lang, ito ay isang magandang gabay sa mga bagay na UTS, at ito ay isang mabilis at madaling pagsubok.Gayunpaman, ang sinumang kasangkot sa kahulugan, pagkuha, at paggawa ng mga tubo ay dapat magkaroon ng kamalayan sa kanilang mga limitasyon bilang isang parameter ng pagsubok.
Dahil ang "regular" na tubo ay hindi malinaw na tinukoy, ang mga tagagawa ng pipe ay karaniwang nagpapaliit sa dalawang pinakakaraniwang ginagamit na uri ng bakal at tubo gaya ng tinukoy sa ASTM A513:1008 at 1010 kung naaangkop.Kahit na pagkatapos na ibukod ang lahat ng iba pang mga uri ng mga tubo, ang mga posibilidad para sa mga mekanikal na katangian ng dalawang uri ng mga tubo na ito ay nananatiling bukas.Sa katunayan, ang mga uri ng mga tubo na ito ay may pinakamalawak na hanay ng mga mekanikal na katangian ng lahat ng mga uri ng tubo.
Halimbawa, ang isang tubo ay itinuturing na malambot kung ang MYS ay mababa at ang elongation ay mataas, na nangangahulugan na ito ay gumaganap nang mas mahusay sa mga tuntunin ng kahabaan, pagpapapangit, at permanenteng pagpapapangit kaysa sa isang tubo na inilarawan bilang matibay, na may medyo mataas na MYS at medyo mababa ang pagpapahaba. ..Ito ay katulad ng pagkakaiba sa pagitan ng malambot na kawad at matigas na kawad tulad ng mga hanger ng damit at mga drill.
Ang pagpahaba mismo ay isa pang salik na may malaking epekto sa mga kritikal na aplikasyon ng tubo.Ang mga tubo ng mataas na pagpahaba ay makatiis sa pag-uunat;ang mababang pagpahaba ng mga materyales ay mas malutong at samakatuwid ay mas madaling kapitan ng sakuna na pagkabigo sa pagkapagod.Gayunpaman, ang pagpahaba ay hindi direktang nauugnay sa UTS, na siyang tanging mekanikal na pag-aari na direktang nauugnay sa katigasan.
Bakit iba-iba ang mga tubo sa kanilang mga mekanikal na katangian?Una, ang komposisyon ng kemikal ay naiiba.Ang bakal ay isang solidong solusyon ng bakal at carbon, pati na rin ang iba pang mahahalagang haluang metal.Para sa pagiging simple, haharapin lamang natin ang porsyento ng carbon.Pinapalitan ng carbon atoms ang ilan sa mga iron atoms, na lumilikha ng mala-kristal na istraktura ng bakal.Ang ASTM 1008 ay isang komprehensibong pangunahing grado na may nilalamang carbon mula 0% hanggang 0.10%.Ang Zero ay isang espesyal na numero na nagbibigay ng mga natatanging katangian sa isang napakababang nilalaman ng carbon sa bakal.Tinutukoy ng ASTM 1010 ang nilalaman ng carbon mula 0.08% hanggang 0.13%.Ang mga pagkakaibang ito ay hindi mukhang malaki, ngunit ang mga ito ay sapat na upang makagawa ng isang malaking pagkakaiba sa ibang lugar.
Pangalawa, ang mga bakal na tubo ay maaaring gawin o gawin at pagkatapos ay iproseso sa pitong magkakaibang proseso ng pagmamanupaktura.Ang ASTM A513 tungkol sa paggawa ng mga tubo ng ERW ay naglilista ng pitong uri:
Kung ang kemikal na komposisyon ng bakal at ang mga yugto ng paggawa ng tubo ay hindi nakakaapekto sa katigasan ng bakal, ano?Ang sagot sa tanong na ito ay nangangahulugan ng maingat na pag-aaral ng mga detalye.Ang tanong na ito ay humahantong sa dalawa pang tanong: anong mga detalye at gaano kalapit?
Ang detalyadong impormasyon tungkol sa mga butil na bumubuo sa bakal ang unang sagot.Kapag ang bakal ay ginawa sa isang pangunahing gilingan, hindi ito lumalamig sa isang malaking masa na may isang pag-aari.Habang lumalamig ang bakal, ang mga molekula nito ay bumubuo ng mga paulit-ulit na pattern (mga kristal), katulad ng kung paano nabuo ang mga snowflake.Matapos ang pagbuo ng mga kristal, sila ay pinagsama sa mga grupo na tinatawag na butil.Habang lumalamig ang mga butil, lumalaki sila, na bumubuo sa buong sheet o plato.Ang paglaki ng butil ay humihinto kapag ang huling molekula ng bakal ay nasisipsip ng butil.Nangyayari ang lahat ng ito sa isang mikroskopikong antas, na may katamtamang laki na butil ng bakal na humigit-kumulang 64 micron o 0.0025 pulgada ang lapad.Habang ang bawat butil ay katulad ng susunod, hindi sila pareho.Ang mga ito ay bahagyang naiiba sa bawat isa sa laki, oryentasyon, at nilalaman ng carbon.Ang mga interface sa pagitan ng mga butil ay tinatawag na mga hangganan ng butil.Kapag nabigo ang bakal, halimbawa dahil sa mga bitak ng pagkapagod, malamang na mabibigo ito sa mga hangganan ng butil.
Gaano kalapit ang kailangan mong tingnan upang makita ang mga natatanging particle?Ang isang magnification ng 100 beses o 100 beses ang visual acuity ng mata ng tao ay sapat na.Gayunpaman, ang simpleng pagtingin sa hilaw na bakal hanggang sa ika-100 na kapangyarihan ay hindi gaanong nagagawa.Inihahanda ang mga sample sa pamamagitan ng pag-polishing ng sample at pag-ukit sa ibabaw gamit ang acid, kadalasang nitric acid at alcohol, na tinatawag na nitric acid etching.
Ang mga butil at ang kanilang panloob na sala-sala ang tumutukoy sa lakas ng epekto, MYS, UTS, at ang pagpahaba na kayang tiisin ng bakal bago mabigo.
Mga hakbang sa paggawa ng bakal tulad ng mainit at malamig na strip rolling transfer stress sa istraktura ng butil;kung patuloy silang nagbabago ng hugis, nangangahulugan ito na ang stress ay na-deform ang mga butil.Iba pang mga hakbang sa pagpoproseso tulad ng paikot-ikot na bakal sa mga coils, pag-unwinding at pagdaan sa isang tube mill (upang mabuo ang tubo at laki) deform ang mga butil ng bakal.Ang malamig na pagguhit ng tubo sa mandrel ay binibigyang diin din ang materyal, gayundin ang mga hakbang sa pagmamanupaktura tulad ng pagbubuo ng dulo at pagyuko.Ang mga pagbabago sa istraktura ng butil ay tinatawag na mga dislokasyon.
Ang mga hakbang sa itaas ay maubos ang ductility ng bakal, ang kakayahang makatiis ng makunat (pagpunit) ng stress.Ang bakal ay nagiging malutong, na nangangahulugan na ito ay mas malamang na masira kung patuloy mong gagawin ang bakal.Ang pagpahaba ay isang bahagi ng plasticity (ang compressibility ay isa pa).Mahalagang maunawaan dito na ang pagkabigo ay kadalasang nangyayari sa pag-igting, at hindi sa compression.Ang bakal ay medyo lumalaban sa mga tensile stress dahil sa medyo mataas na pagpahaba nito.Gayunpaman, ang bakal ay madaling magdeform sa ilalim ng compressive stress—ito ay malleable—na isang kalamangan.
Ihambing ito sa kongkreto, na may napakataas na lakas ng compressive ngunit mababa ang ductility.Ang mga katangiang ito ay kabaligtaran ng bakal.Ito ang dahilan kung bakit ang konkretong ginagamit para sa mga kalsada, gusali at bangketa ay madalas na pinapalakas.Ang resulta ay isang produkto na may mga lakas ng parehong mga materyales: ang bakal ay malakas sa pag-igting at ang kongkreto ay malakas sa compression.
Sa panahon ng hardening, ang ductility ng bakal ay bumababa, at ang katigasan nito ay tumataas.Sa madaling salita, tumitigas ito.Depende sa sitwasyon, maaari itong maging isang kalamangan, ngunit maaari rin itong maging isang kawalan, dahil ang katigasan ay katumbas ng brittleness.Iyon ay, mas matigas ang bakal, mas mababa ang pagkalastiko nito at samakatuwid ay mas malamang na mabigo ito.
Sa madaling salita, ang bawat hakbang ng proseso ay nangangailangan ng ilang pipe ductility.Habang ang bahagi ay naproseso, ito ay nagiging mas mabigat, at kung ito ay masyadong mabigat, kung gayon sa prinsipyo ito ay walang silbi.Ang tigas ay brittleness, at ang mga malutong na tubo ay madaling mabigo habang ginagamit.
May mga pagpipilian ba ang tagagawa sa kasong ito?Sa madaling salita, oo.Ang pagpipiliang ito ay pagsusubo, at bagama't hindi eksaktong kaakit-akit, ito ay halos kasing-kahanga-hanga.
Sa madaling salita, inaalis ng pagsusubo ang lahat ng epekto ng pisikal na epekto sa mga metal.Sa proseso, ang metal ay pinainit sa isang stress relief o recrystallization na temperatura, na nagreresulta sa pag-alis ng mga dislokasyon.Kaya, ang proseso ay bahagyang o ganap na nagpapanumbalik ng ductility, depende sa tiyak na temperatura at oras na ginamit sa proseso ng pagsusubo.
Ang pagsusubo at kinokontrol na paglamig ay nagtataguyod ng paglaki ng butil.Ito ay kapaki-pakinabang kung ang layunin ay upang bawasan ang brittleness ng materyal, ngunit ang hindi makontrol na paglaki ng butil ay maaaring lumambot nang labis ang metal, na ginagawa itong hindi magagamit para sa nilalayon nitong paggamit.Ang paghinto sa proseso ng pagsusubo ay isa pang halos mahiwagang bagay.Ang pagsusubo sa tamang temperatura gamit ang tamang hardening agent sa tamang oras ay mabilis na huminto sa proseso at nagpapanumbalik ng mga katangian ng bakal.
Dapat ba nating talikuran ang mga pagtutukoy ng katigasan?hindi.Ang mga katangian ng katigasan ay mahalaga, una sa lahat, bilang isang patnubay sa pagtukoy ng mga katangian ng mga tubo ng bakal.Ang katigasan ay isang kapaki-pakinabang na pagsukat at isa sa ilang mga katangian na dapat tukuyin kapag nag-order ng tubular na materyal at nasuri kapag natanggap (nadokumento para sa bawat kargamento).Kapag ang isang hardness test ay ginamit bilang isang pamantayan sa pagsubok, dapat itong magkaroon ng naaangkop na mga halaga ng sukat at mga limitasyon ng kontrol.
Gayunpaman, hindi ito isang tunay na pagsubok ng pagpasa (pagtanggap o pagtanggi) ng materyal.Bilang karagdagan sa katigasan, dapat suriin ng mga tagagawa ang mga padala sa pana-panahon upang matukoy ang iba pang nauugnay na mga katangian tulad ng MYS, UTS, o minimum na pagpapahaba, depende sa application ng pipe.
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.
Ang Tube & Pipe Journal ay inilunsad noong 1990 bilang unang magazine na nakatuon sa industriya ng metal pipe.Ngayon, nananatili itong nag-iisang publikasyon sa industriya sa North America at naging pinakapinagkakatiwalaang mapagkukunan ng impormasyon para sa mga propesyonal sa tubing.
Ang buong digital na access sa The FABRICATOR ay magagamit na ngayon, na nagbibigay ng madaling pag-access sa mahahalagang mapagkukunan ng industriya.
Ang buong digital na access sa The Tube & Pipe Journal ay magagamit na ngayon, na nagbibigay ng madaling pag-access sa mahahalagang mapagkukunan ng industriya.
Tangkilikin ang ganap na digital na access sa STAMPING Journal, ang metal stamping market journal na may mga pinakabagong teknolohikal na pagsulong, pinakamahuhusay na kagawian at balita sa industriya.
Ang ganap na access sa The Fabricator en Español digital na edisyon ay magagamit na ngayon, na nagbibigay ng madaling pag-access sa mahahalagang mapagkukunan ng industriya.
Sa ikalawang bahagi ng aming dalawang bahagi na palabas kasama si Adam Heffner, may-ari at tagapagtatag ng tindahan ng Nashville…