Ρυθμός σκλήρυνσης εργασίας ωστενιτικού ανοξείδωτου χάλυβα: Επιπτώσεις για ψυχρή διαμόρφωση

Τι είναι ο ρυθμός σκλήρυνσης εργασίας και γιατί ελέγχει τη συμπεριφορά ψυχρού{{0}σχηματισμού στον ωστενιτικό ανοξείδωτο χάλυβα;

Η εξίσωση Hollomon περιγράφει την πραγματική καμπύλη τάσεων-πραγματικής παραμόρφωσης στην περιοχή ομοιόμορφης πλαστικής-παραμόρφωσης πριν από την έναρξη του λαιμού. Το K είναι ο συντελεστής αντοχής και το n ο εκθέτης σκλήρυνσης-: όσο υψηλότερο είναι το n, τόσο περισσότερο αυξάνεται η αντίσταση του υλικού σε περαιτέρω παραμόρφωση για μια δεδομένη αύξηση της τάσης. Επειδή το n ισούται επίσης με την πραγματική καταπόνηση στην αρχή του λαιμού (με το κριτήριο Considère), μια υψηλή τιμή n-είναι μια άμεση ένδειξη του πόσο μπορεί να τεντωθεί ή να τραβήξει ένα φύλλο πριν αρχίσει να λεπταίνει τοπικά και να αποτύχει.

Για έναν κατασκευαστή, αυτός ο αριθμός εξηγεί πολλά πράγματα που παρατηρούνται στο πάτωμα του καταστήματος ταυτόχρονα: γιατί το ανοξείδωτο φύλλο απαιτεί περισσότερη χωρητικότητα από τον μαλακό χάλυβα για την ίδια κάμψη ή έλξη, γιατί η επιφάνεια ενός διαμορφωμένου ανοξείδωτου τμήματος είναι μετρήσιμα πιο σκληρή από το -φύλλο που λήφθηκε και γιατί ένα μέρος που φαινόταν λεπτό φωτισμένο μπορεί να τεντωθεί ακόμα με επιτυχία{{1} χαμηλότερο-n υλικό.

Γιατί οι ωστενιτικοί βαθμοί λειτουργούν-Σκληραίνουν πιο γρήγορα από τον φερριτικό, τον διπλό και τον ανθρακούχο χάλυβα;

Η ενέργεια σφαλμάτων στοίβαξης (SFE) καθορίζει πόσο εύκολα οι εξαρθρώσεις μπορούν να αναδιατάσσονται κατά τη διάρκεια της παραμόρφωσης. Στον ωστενιτικό ανοξείδωτο χάλυβα, το χαμηλό SFE προκαλεί τη διάσπαση των εξαρθρώσεων σε μερικές εξαρθρώσεις που δεν μπορούν εύκολα- να γλιστρήσουν σε ένα νέο επίπεδο. Αντί να εκμηδενίζονται ή να αναδιατάσσονται σε διαμορφώσεις χαμηλότερης- ενέργειας, οι εξαρθρώσεις συσσωρεύονται και μπερδεύονται και η αντίσταση του υλικού σε περαιτέρω ροή ανεβαίνει απότομα με καταπόνηση. Οι φερριτικοί και ανθρακούχες χάλυβες έχουν ένα κυβικό πλέγμα-στο σώμα (BCC) με υψηλότερο SFE, επομένως οι εξαρθρώσεις αποκαθίστανται πιο εύκολα και ο ρυθμός σκλήρυνσης είναι χαμηλότερος.

Οι μετασταθεροί ωστενιτικοί βαθμοί - κυρίως 301 - προσθέτουν το φαινόμενο TRIP. Καθώς το υλικό παραμορφώνεται, κάποιος ωστενίτης (FCC, μη μαγνητικός) μετατρέπεται σε μαρτενσίτη (σώμα-τετραγωνικό, μαγνητικό και πολύ πιο σκληρό). Αυτός ο μετασχηματισμός απορροφά ενέργεια και εισάγει μια σκληρή δεύτερη φάση σε μια όλκιμη μήτρα, γι' αυτό το 301 ειδικότερα μπορεί να επιτύχει πολύ υψηλή αντοχή καθαρά μέσω ψυχρής εργασίας, χωρίς θερμική επεξεργασία. Οι ποιότητες διπλής όψης βρίσκονται στο ενδιάμεσο: επειδή περίπου η μισή δομή τους είναι ήδη φερρίτης, η κύρια n-τιμή τους είναι γενικά χαμηλότερη από έναν πλήρως ωστενιτικό βαθμό, παρόλο που το κλάσμα ωστενίτη σε μια διπλή μικροδομή μπορεί ακόμα να σκληρύνει μέσω των ίδιων μηχανισμών που σχετίζονται με το TRIP-.

Συγκριτική παραμόρφωση-Εκθέτες σκλήρυνσης από την οικογένεια χάλυβα

n-τιμές που συγκεντρώθηκαν από δημοσιευμένη βιβλιογραφία εφελκυσμού-και τεχνικά δεδομένα μύλου υπό συνθήκες δοκιμής ASTM E646. Οι πραγματικές τιμές ποικίλλουν ανάλογα με το εύρος παραμόρφωσης, την κατεύθυνση κύλισης, το μετρητή και την προηγούμενη εργασία σε ψυχρή κατάσταση. Αντιμετωπίστε τα ως εύρη σχεδιασμού-σταδίων σχεδιασμού, όχι ως πιστοποιημένες μηχανικές ιδιότητες. Επιβεβαιώστε με την αναφορά δοκιμής μύλου (MTR) για συγκεκριμένη θερμότητα και ιδιοσυγκρασία.

Πώς σκληραίνει το TRIP Effect Change σε μετασταθερούς βαθμούς όπως το 301;

Το Md30 ορίζεται ως η θερμοκρασία στην οποία το 30% αληθινό στέλεχος παράγει 50% μετασχηματισμό σε μαρτενσίτη. Είναι μια ιδιότητα που βασίζεται στη σύνθεση-: η χαμηλότερη περιεκτικότητα σε νικέλιο και η χαμηλότερη περιεκτικότητα σε ενδιάμεσα (άνθρακας συν άζωτο) αυξάνουν το Md30, που σημαίνει ότι το υλικό μετασχηματίζεται πιο εύκολα σε θερμοκρασία δωματίου. Αυτή ακριβώς είναι η λογική του σχεδιασμού πίσω από το 301 σε σχέση με το ότι το 304 - 301 μεταφέρει λιγότερο νικέλιο συγκεκριμένα, επομένως θα-σκληρύνει και θα αποκτήσει αντοχή γρηγορότερα κατά την ψυχρή διαμόρφωση, με κάποιο κόστος για την αντοχή στη διάβρωση και το περιθώριο σχηματισμού σε σύγκριση με το 304.

Η πρακτική σημασία για μια γραμμή σχηματισμού είναι διπλή. Πρώτον, η αντοχή και η σκληρότητα δεν είναι σταθερές ιδιότητες υλικού για μια μετασταθερή ποιότητα όπως είναι για ένα θερμικά επεξεργασμένο κράμα- είναι συνάρτηση της ποσότητας καταπόνησης και της ταχύτητας και της θερμοκρασίας που βλέπει το εξάρτημα, πράγμα που σημαίνει ότι η επαναληψιμότητα της διαδικασίας (κενή δύναμη συγκράτησης, ταχύτητα έλξης, θερμοκρασία μήτρας) είναι μέρος της προδιαγραφής, όχι μόνο του πιστοποιητικού μύλου. Δεύτερον, επειδή ο κίνδυνος καθυστερημένης ρωγμής σε εξαρτήματα βαθιάς-έλξης συσχετίζεται με το συνδυασμό περιεκτικότητας Md30 και (C+N), οι βαθμοί και οι θερμότητες με υψηλότερο Md30 χρειάζονται πιο συντηρητικούς λόγους έλξης, περισσότερα στάδια διαμόρφωσης και πιο προσεκτική επιθεώρηση για εξαρτήματα που θα δουν παρατεταμένη υπολειμματική τάση κατά τη λειτουργία.

Ποιες διεργασίες ψυχρής-μορφοποίησης επηρεάζονται περισσότερο από τον υψηλό ρυθμό σκλήρυνσης;

Βαθύ σχέδιο και στάμπα

Επειδή η τάση ροής ανεβαίνει απότομα με την καταπόνηση, το φορτίο διάτρησης και η κενή{0}}δύναμη συγκράτησης αυξάνονται καθώς προχωρά η έλξη και ο κίνδυνος διάσπασης αυξάνεται προς την ακτίνα διάτρησης και τη γωνία του καλουπιού όπου η τάση συγκεντρώνεται πρώτα. Οι κληρώσεις πολλαπλών- σταδίων είναι ο τυπικός μετριασμός: μείωση της αναλογίας τραβήγματος ανά στάδιο και εισαγωγή μιας διαδικασίας (λύσης) ανόπτησης μεταξύ των σταδίων για την αποκατάσταση της ολκιμότητας πριν από την επόμενη μείωση, αντί να επιχειρείται η πλήρης μείωση σε ένα πέρασμα όπως θα μπορούσε να γίνει στον μαλακό χάλυβα.

Κάμψη και διαμόρφωση κυλίνδρων

Η κάμψη του ωστενιτικού ανοξείδωτου απαιτεί μεγαλύτερη ελάχιστη ακτίνα κάμψης από τον ανθρακούχο χάλυβα του ίδιου μετρητή-για να αποφευχθεί η επιφανειακή ρωγμή στην εξωτερική ίνα και παράγει περισσότερο ελατήριο επειδή η ανάκτηση του μέτρου ελαστικότητας μετά την εκφόρτωση αλληλεπιδρά με ένα υλικό που έχει ήδη σκληρυνθεί σημαντικά στη ζώνη κάμψης. Η αντιστάθμιση επιστροφής ελατηρίου - υπερβολική κάμψη ή αύξηση της εφαρμοζόμενης δύναμης κάμψης - είναι τυπική πρακτική και θα πρέπει να επικυρώνεται με δοκιμή ή προσομοίωση αντί να θεωρείται από τα δεδομένα εργαλείων από άνθρακα-χάλυβα.

Κατεργασία μετά τη διαμόρφωση

Ένα σχετικό, συχνά υποτιμημένο αποτέλεσμα εμφανίζεται προς τα κάτω στη δευτερεύουσα μηχανική κατεργασία: κάθε κοπή αφήνει ένα λεπτό στρώμα{0}}σκληρυμένο στην επιφάνεια, έτσι μια μεταγενέστερη ελαφριά ή διακοπτόμενη κοπή μπορεί να επιτεθεί πάνω από το σκληρυμένο υλικό αντί να το κόψει, επιταχύνοντας τη φθορά του εργαλείου. Τα δεδομένα μηχανικής κατεργασίας για το 304 έναντι ενός τυπικού μεσαίου-ανθρακοχάλυβα (1045) απεικονίζουν το ίδιο κενό n-τιμής που συζητήθηκε παραπάνω και είναι ένας χρήσιμος δείκτης για το πώς θα συμπεριφέρεται το υλικό σε οποιαδήποτε επαναλαμβανόμενη-λειτουργία παραμόρφωσης, συμπεριλαμβανομένης της διαμόρφωσης.

301 vs. 304 vs. 316: Ποιο βαθμό θα πρέπει να επιλέξετε για μια εφαρμογή ψυχρής-διαμόρφωσης;

Συγκεντρώθηκε από δεδομένα προδιαγραφών ASTM A240 / A666 και δημοσιευμένα φύλλα τεχνικών δεδομένων μύλου για ανόπτηση και ψυχρή-έλαση. Επαληθεύστε τις ακριβείς μηχανικές ιδιότητες και τον χαρακτηρισμό της θερμοκρασίας σε σχέση με τη συγκεκριμένη αναφορά δοκιμής μύλου πριν ολοκληρώσετε τη σχεδίαση εργαλείων.

Πώς αντισταθμίζετε το υψηλό ποσοστό σκλήρυνσης εργασίας στη σχεδίαση εργαλείων και διεργασιών;

Αυξήστε το διάκενο της μήτρας και της διάτρησης σε σχέση με τα ανθρακούχα-εργαλεία από χάλυβα για να αντιμετωπίσετε υψηλότερη τάση ροής και να μειώσετε το θόρυβο. επιβεβαιώστε το συγκεκριμένο διάκενο με δοκιμή για τον βαθμό, την ιδιοσυγκρασία και το μετρητή σε χρήση.

Χρησιμοποιήστε μεγαλύτερες ακτίνες κάμψης και διάτρησης από το ισοδύναμο ανθρακούχου-χάλυβα για να αποφύγετε το ράγισμα των εξωτερικών- ινών καθώς η ολκιμότητα του υλικού καταναλώνεται προοδευτικά από την ψυχρή εργασία.

Μειώστε την αναλογία τραβήγματος που λαμβάνεται ανά στάδιο στο βαθύ σχέδιο και εισαγάγετε μια ανόπτηση διεργασίας (λύματος) - συνήθως στην περιοχή 1.010-1.100 μοιρών με ταχεία ψύξη για τυπικούς ωστενιτικούς βαθμούς - μεταξύ των σταδίων για την αποκατάσταση της ολκιμότητας πριν από την επόμενη μείωση.

Καθορίστε-ανθεκτικούς στη φθορά χάλυβες εργαλείων (όπως D2 ή M2) ή επικαλυμμένες μήτρες, καθώς η ίδια υψηλή τιμή n-που ενισχύει το εξάρτημα επιταχύνει επίσης τη φθορά του λειαντικού εργαλείου.

Χρησιμοποιήστε λιπαντικά που δεν σχηματίζουν χλωριούχα-. Τα υπολειμματικά χλωρίδια που παγιδεύονται σε ένα διαμορφωμένο ανοξείδωτο τμήμα υπό υπολειμματική τάση εφελκυσμού αποτελούν αναγνωρισμένο κίνδυνο διάβρωσης-από τάση.

Επικυρώστε την επιστροφή ελατηρίου με δοκιμαστικά εξαρτήματα ή προσομοίωση μορφοποίησης αντί για μετατοπίσεις εργαλείων από άνθρακα-και αυξήστε την υπερβολική κάμψη ή αυξήστε τη δύναμη κάμψης όπως χρειάζεται.

Για μετασταθερές ποιότητες που βρίσκονται κοντά στη θερμοκρασία Md30, ελέγξτε την ταχύτητα έλξης και τη θερμοκρασία μέρους, καθώς το κλάσμα μαρτενσίτη - και επομένως η τελική αντοχή, η ολκιμότητα και ο κίνδυνος ρωγμών - εξαρτώνται από τη διαδικασία-, δεν καθορίζονται μόνο από το πιστοποιητικό μύλου.

Ποιες μέθοδοι δοκιμής και πρότυπα ποσοτικοποιούν το ποσοστό σκλήρυνσης εργασίας για προμήθεια και ποιοτικό έλεγχο;

Το ASTM E646 ορίζει πώς υπολογίζεται η τιμή n-από την πραγματική καμπύλη τάσης-πραγματικής τάσης-σε μια καθορισμένη περιοχή πλαστικής-παραμόρφωσης, η οποία είναι απαραίτητη επειδή το n δεν είναι μια σταθερή σταθερά για ένα υλικό - μπορεί να ποικίλλει κάπως ανάλογα με το διάστημα παραμόρφωσης που χρησιμοποιείται, την κατεύθυνση κύλισης του φύλλου. Όταν η συμπεριφορά σκλήρυνσης εργασίας είναι ένα κρίσιμο στοιχείο σχεδιασμού, όχι απλώς μια γενική προσδοκία, καθορίστε το εύρος δοκιμής E646 στην παραγγελία αγοράς μαζί με το βασικό υλικό και το πρότυπο θερμοκρασίας και ζητήστε τα πραγματικά δεδομένα δοκιμής στην αναφορά δοκιμής μύλου (MTR) αντί να βασίζεστε μόνο στις δημοσιευμένες τυπικές σειρές.

Συχνές Ερωτήσεις

Ε: Ένας υψηλότερος ρυθμός σκλήρυνσης σημαίνει ότι ο ωστενιτικός ανοξείδωτος χάλυβας είναι πιο σκληρός έως ψυχρής μορφής από τον ανθρακούχο χάλυβα;

Α: Όχι απαραίτητα. Η ίδια υψηλή τιμή n-που αυξάνει τα φορτία σχηματισμού καθυστερεί επίσης την έναρξη του εντοπισμένου λαιμού, γι' αυτό και ο ωστενιτικός ανοξείδωτος χάλυβας μπορεί συχνά να τεντωθεί ή να τραβήξει περισσότερο από τον ανθρακούχο χάλυβα προτού διασπαστεί. Το αντάλλαγμα-είναι υψηλότερη απαιτούμενη χωρητικότητα πρέσας, περισσότερο ελατήριο και ταχύτερη φθορά του εργαλείου, όχι χαμηλότερη μορφοποίηση.

Ε: Γιατί ο ανοξείδωτος χάλυβας 301 γίνεται μαγνητικός μετά το σχηματισμό του όταν ξεκινάει ως μη μαγνητικός;

Α: Η ψυχρή εργασία κάτω από τη θερμοκρασία Md30 του κράματος μετατρέπει ένα τμήμα του μη μαγνητικού ωστενίτη FCC σε μαγνητικό σώμα-κεντραρισμένο-τετραγωνικό μαρτενσίτη. Αυτή η επαγόμενη πλαστικότητα-μετασχηματισμού (φαινόμενο TRIP) είναι σκόπιμη στο 301 και είναι ο κύριος λόγος που μπορεί να φτάσει σε πολύ υψηλή αντοχή μόνο μέσω ψυχρής εργασίας.

Ε: Ποιο πρότυπο δοκιμής μετρά τον εκθέτη σκλήρυνσης παραμόρφωσης-(n-τιμή);

Α: Το ASTM E646 είναι η τυπική μέθοδος δοκιμής για τον προσδιορισμό του εκθέτη σκλήρυνσης-και του συντελεστή αντοχής από μια δοκιμή εφελκυσμού. Θα πρέπει να καθορίζεται παράλληλα με το πρότυπο υλικού βάσης (ASTM A240 για πλάκα και φύλλο, ή ASTM A666 για λωρίδα ψυχρής{{5} έλασης) όταν η τιμή n-είναι μια κρίσιμη είσοδος διαμόρφωσης.

Ε: Μπορεί η ανόπτηση να αποκαταστήσει την ολκιμότητα στον ανοξείδωτο χάλυβα μετά από ψυχρή διαμόρφωση;

Α: Ναι. Μια διαδικασία (διάλυμα) ανόπτηση, συνήθως στην περιοχή 1.010-1.100 μοιρών που ακολουθείται από ταχεία ψύξη για τυπικούς ωστενιτικούς βαθμούς, διαλύει καρβίδια και αποκαθιστά τη δομή ωστενίτη FCC, επαναφέροντας την ολκιμότητα πριν από το επόμενο στάδιο διαμόρφωσης.

Ε: Είναι ο διπλός ανοξείδωτος χάλυβας περισσότερο ή λιγότερο{0}}σκληρός από ωστενιτικούς τύπους όπως το 304;

Α: Γενικά λιγότερο, χύμα. Επειδή περίπου το ήμισυ μιας μικροδομής διπλής όψης είναι φερρίτης, ο οποίος λειτουργεί-σκληραίνει πιο αργά από τον ωστενίτη, η συνολική τιμή n- ενός βαθμού διπλής όψης είναι συνήθως χαμηλότερη από έναν πλήρως ωστενιτικό βαθμό, παρόλο που το κλάσμα ωστενίτη εντός της δομής διπλής όψης μπορεί ακόμα να συμβάλει στη σκληρότητα TRIP{3}.

Ε: Ποιος βαθμός ωστενιτικού είναι η προεπιλεγμένη επιλογή όταν η συμπεριφορά σκληρύνσεως εργασίας δεν είναι ο αποφασιστικός παράγοντας;

Α: Το 304 είναι η προεπιλογή γενικής-προεπιλογής για στάμπες και σχεδιασμένα μέρη. Προσεγγίστε το 301 ειδικά όταν ο σχεδιασμός σκοπεύει να εκμεταλλευτεί την ενδυνάμωση της ψυχρής-εργασίας και προσδιορίστε το 316 όταν η έκθεση σε χλώριο ή χημικά κατά την υπηρεσία υπερτερεί των εκτιμήσεων διαμόρφωσης.

Περίληψη

Ο ρυθμός σκλήρυνσης εργασίας δεν είναι παρενέργεια για το σχεδιασμό σε ωστενιτικό ανοξείδωτο χάλυβα ψυχρής διαμόρφωσης - είναι μια βασική ιδιότητα υλικού που θα πρέπει να καθοδηγεί την επιλογή βαθμού, την επιλογή ιδιοσυγκρασίας και τον σχεδιασμό εργαλείων από την αρχή. Ένας εκθέτης σκλήρυνσης παραμόρφωσης-από 0,40 έως 0,55, που οφείλεται σε χαμηλή ενέργεια σφάλματος στοίβαξης και, σε μετασταθερούς βαθμούς, το φαινόμενο TRIP, δίνει στους ωστενιτικούς βαθμούς τόσο ένα πλεονέκτημα (αντίσταση σε τοπικό λαιμό) όσο και ένα σύνολο απαιτήσεων διεργασίας (μεγαλύτερη χωρητικότητα, μεγαλύτερος έλεγχος μεταξύ των ελατηρίων και ελατηρίου). πρακτική του χάλυβα.

Η αντιστοίχιση του βαθμού, της ιδιοσυγκρασίας και της διεργασίας στη συγκεκριμένη λειτουργία διαμόρφωσης - αντί για την προεπιλογή μιας μοναδικής ποιότητας ή μιας συνταγής επεξεργασίας άνθρακα-χάλυβας - είναι η διαφορά μεταξύ ενός εξαρτήματος που σχηματίζεται καθαρά και ενός εξαρτήματος που διασπάται, τσαλακώνεται ή αποτυγχάνει κατά τη λειτουργία.