Kích thước hạt – Kích thước hạt vật liệu quan trọng trong uốn kim loại tấm
8 yếu tố đằng sau lý do tại sao kích thước hạt vật liệu ảnh hưởng đến cách các bộ phận kim loại hình thành
Câu hỏi: Tôi biết rằng bạn đã viết nhiều lần về hướng hạt và ảnh hưởng của nó đến việc hình thành trên phanh ép. Tại sao hướng thớ lại dễ nhận thấy trên một số tờ trong khi trên những tờ khác, hướng thớ có thể khó nhìn thấy?
Ngoài ra, sự khác biệt giữa tinh thể và hạt là gì? Kích thước hạt ảnh hưởng như thế nào đến khả năng hình thành? Và làm cách nào để chống lại các biến thể gây ra khi vận hành các bộ phận sản xuất với những đặc điểm thay đổi này?
Trả lời: Tấm và tấm kim loại có thể đặc biệt khó đoán, đặc biệt là khi được hình thành trên một phanh báo chí. Một bộ phận được tạo thành từ không khí đôi khi có thể biến dạng theo mọi hướng không lường trước được và không có lý do rõ ràng. Sau nhiều năm kinh nghiệm, các kỹ thuật viên phanh ép giỏi, hiểu rõ sắc thái của vật liệu và máy của chúng, có thể hạn chế sự biến dạng này.
Để đạt được kết quả tốt nhất cho một dự án, những người thợ chế tác đồ gỗ có tay nghề cao sẽ nghiên cứu bề mặt của thớ và kết cấu của gỗ trước khi bắt đầu công việc của họ. Những người điều khiển phanh có tay nghề cao cũng làm như vậy với kim loại tấm. Họ điều chỉnh chương trình và máy móc bằng cách biết hướng thớ và các đặc tính vật liệu khác ảnh hưởng như thế nào đến góc uốn cong, bán kính uốn cong, cho phép uốn cong và suy ra uốn cong.
Như bạn sẽ biết ngay sau đây, kích thước tinh thể phần lớn là một chức năng của quá trình sản xuất kim loại, quá trình này sẽ thay đổi kích thước hạt theo thời gian và do đó có thể ảnh hưởng đến tính nhất quán của các phần uốn cong theo thời gian. Ví dụ, nếu chỗ uốn bị nứt ở bên ngoài bán kính, nó trở nên yếu hơn, cần ít áp lực hơn để hình thành và làm cho mặt bích bị uốn cong quá mức.
Giống như thớ gỗ, thớ của kim loại ảnh hưởng đến cách sản phẩm hoạt động. Thay đổi từ tờ này sang tờ khác và hàng loạt, thay đổi các đặc tính của hạt tạo ra nhiều thách thức không lường trước được. Nếu kim loại đã được cán nguội hoặc gia công, các tinh thể sẽ kéo dài theo hướng lăn (xem Hình 1 ). Sự biến dạng này làm cho các tinh thể mỏng đi và tạo ra các hạt mà chúng ta nhìn thấy. Những hạt mới hình thành đó có ưu tiên định hướng.
Uốn theo (theo chiều dọc đến) của hạt trong một số vật liệu làm tăng khả năng bị nứt, giảm trọng tải cần thiết, thay đổi độ đàn hồi và trong một số trường hợp dẫn đến rách. Tùy thuộc vào ứng dụng, việc uốn theo thớ cũng có thể gây ra hiện tượng tróc da cam ở bên ngoài chỗ uốn, đặc biệt khi cố gắng tạo thành bán kính uốn bên trong nhỏ hơn bán kính tối thiểu cho một loại vật liệu nhất định. Cách tốt nhất là giữ bán kính uốn cong bên trong của bạn bằng hoặc cao hơn mức tối thiểu của khúc uốn, đặc biệt nếu khúc cua là theo chiều dọc (với) hướng thớ. Với đường uốn ngang (vuông góc) hoặc chéo với thớ, bán kính uốn cong bên trong có thể nhỏ hơn một chút nếu cần.
Các biến này và các biến khác có thể thay đổi kích thước hình thành của bộ phận, điều này tạo ra các vấn đề ở phía sau. Thợ hàn và thợ lắp ráp mất nhiều thời gian hơn, đôi khi phải chỉnh sửa chi tiết bằng tay chỉ để các bộ phận khớp với nhau. Chất lượng của việc lắp ráp cuối cùng đi xuống và chi phí tăng lên.
Hình 1 Khi kim loại được cán nguội hoặc gia công, các tinh thể kéo dài theo hướng lăn.
Để giảm thiểu các vấn đề, người vận hành phanh báo chí phải phát hiện ra sự khác biệt vật liệu và học cách làm việc với các biến thể thay vì chống lại chúng. Khi làm như vậy, họ sẽ thay thế những vấn đề đau đầu bằng những bộ phận chất lượng. Vì vậy, đối với một số cột tiếp theo, chúng ta sẽ xem xét hạt kim loại, nó là gì và nó đến từ đâu.
Tám yếu tố
Trong quá trình tạo hình, tấm kim loại nở ra ở bên ngoài chỗ uốn cong và nén ở bên trong chỗ uốn cong. Việc kim loại đối phó tốt như thế nào với sự giãn nở và nén (trong số các yếu tố khác) sẽ xác định lượng biến dạng không mong muốn (xem Hình 2 ).
Tám yếu tố chính ảnh hưởng đến sự biến dạng trong quá trình hình thành tấm kim loại, và nhiều yếu tố liên quan đến hạt vật liệu. Mỗi loại đều chịu ảnh hưởng của cách kim loại biến dạng, điều này phụ thuộc vào đặc tính của kim loại và cách chúng phản ứng với lực tạo thành. Nghiên cứu, hiểu rõ và theo dõi các yếu tố này cho phép hành động khắc phục sẽ làm giảm sự khác biệt giữa các bộ phận. Tất nhiên, ngay cả những nhà khai thác tốt nhất vẫn sẽ gặp lỗi. Nhưng bằng cách chú ý đến tám yếu tố này, người vận hành sẽ thấy lỗi giảm dần và chất lượng sản phẩm được cải thiện.
1. Làm việc chăm chỉ. Biến dạng dẻo gây ra sự trật khớp trong cấu trúc của kim loại, do đó tạo ra thêm sự trật khớp. Số lượng trật khớp càng lớn, chúng càng tương tác và trở nên cố định. Việc neo này làm giảm tính di động của trật khớp trong khi tăng cường kim loại, một quá trình được gọi là gia công nguội . Gia công nguội gây ra biến dạng và khi đi kèm với gia công cứng (hoặc làm cứng biến dạng ), làm tăng độ bền của kim loại. Điều này xảy ra khi gia công nguội là bước làm việc cuối cùng.
Bạn có thể kiểm soát độ cứng của công việc ở một mức độ nào đó bằng cách thay đổi tốc độ uốn xảy ra. Thao tác uốn càng chậm thì khối lượng gia công cứng càng lớn. Ngược lại, bạn uốn một tấm kim loại càng nhanh thì phôi càng ít bị cứng. Tất nhiên, uốn vật liệu đã được gia công cứng trước đây sẽ yêu cầu áp lực uốn nhiều hơn.
Để hiểu những khái niệm này, hãy lấy một chiếc kẹp giấy. Bây giờ, mở nó ra và uốn cong một phần của dây đã mở ra qua lại một vài lần ở cùng một vị trí. Hãy chú ý rằng việc tạo kim loại ở cùng một vị trí khó như thế nào nhiều hơn một lần. Nó trở nên khó thực hiện hơn mỗi lần.
Uốn dây qua lại sẽ tạo ra một vùng căng cứng với các chỗ lệch đã hình thành và trở nên quấn vào nhau, làm tăng độ bền của vật liệu. Bằng cách tăng độ bền của vật liệu thông qua gia công nguội, bạn sẽ làm mất độ dẻo tương ứng. Nếu bạn tiếp tục uốn dây qua lại, các dải lệch sẽ chồng chất lên nhau, và cuối cùng bạn sẽ làm nứt và đứt dây.
2. Biến thể – Độ cứng. Các nhà sản xuất thép tạo ra kim loại tấm trong vùng dung sai về độ cứng. Điều này có nghĩa là hai tấm có vẻ giống hệt nhau có thể có các đặc điểm đàn hồi hoàn toàn khác nhau — và người điều khiển phanh nhấn cần lưu ý điều này.
3. Độ dày biến thiên. Điều tương tự cũng xảy ra đối với độ dày vật liệu, được chỉ định trong vùng dung sai tương ứng với một dụng cụ đo vật liệu nhất định. Vì vậy, một lần nữa, nếu một ứng dụng uốn cong không giải thích được điều này, hai tấm có vẻ giống hệt nhau có thể tạo ra các bộ phận hoàn toàn khác nhau. Các kết quả khác nhau rộng rãi đặc biệt phổ biến khi các kích thước được thực hiện qua nhiều khúc cua. Sự thay đổi độ dày cũng dẫn đến những thay đổi về độ đàn hồi.
4. Vị trí đường uốn cong. Đặc điểm gần chỗ uốn cong sẽ thay đổi cách kim loại giãn nở, nén và biến dạng. Để tránh kéo và làm biến dạng các tính năng và lỗ, đường tâm của phần uốn cong phải bằng ít nhất hai lần rưỡi đến ba lần chiều dày vật liệu tính từ mép của lỗ hoặc đặc điểm.
Hình 2 Nén và giãn nở (kéo dài) trong quá trình uốn gây ra cả ứng suất và biến dạng kéo và nén.
5. Phương pháp hình thành. Các phương pháp uốn phổ biến trên phanh ép là tạo hình bằng không khí (hoặc uốn không khí), uốn đáy (hoặc uốn đáy) và uốn. Lưu ý rằng việc tạo đáy không giống như đặt đáy. Để biết thêm về điều này, bạn có thể tham khảo kho lưu trữ Kiến thức cơ bản về uốn trên thefnaiator.com, bao gồm Lý thuyết thống nhất lớn về uốn phanh báo chí, một loạt bài từ tháng 9 đến tháng 12 năm 2015. Bất kể, nếu bạn đang làm việc với dụng cụ và phanh bấm hiện đại trong một cửa hàng kim loại tấm chính xác, rất có thể bạn đang bẻ cong không khí.
6. Chiều dài uốn cong. Chiều dài của khúc cua tỷ lệ thuận với trọng tải cần thiết để thực hiện khúc cua. Một khúc cua áp dụng quá nhiều trọng tải trên mỗi inch vuông có thể làm lệch thanh phanh báo chí và khung bên. Nếu bạn làm lệch thanh ram đến một điểm lớn hơn giới hạn tải trọng tâm của phanh ép, bạn có thể gây ra hư hỏng vĩnh viễn cho phanh ép được gọi là lệch ram, điều này sẽ ngăn máy ép tạo ra một khúc cua thẳng.
7. Hướng hạt. Trong quá trình biến thỏi kim loại thành tấm tại nhà máy, kim loại bị ép giữa một bộ con lăn. Quá trình này kéo dài các tinh thể kim loại, tạo ra các hạt kim loại (sẽ nói thêm về điều này ở phần sau). Những hạt này có tính định hướng khi cán nguội và chỉ hướng một phần trong vật liệu cán nóng.
8. Kích thước hạt. Hạt trong vật liệu ảnh hưởng đến sức mạnh của nó. Các đường viền giữa các hạt đóng vai trò như một rào cản đối với sự di chuyển của sự lệch lạc. Kết quả “trượt” được giảm xuống vì các hạt lân cận có hướng khác nhau. Hạt càng nhỏ, khoảng cách các hạt di chuyển dọc theo một mặt phẳng trượt nhất định càng nhỏ, đó là lý do tại sao các hạt nhỏ hơn cải thiện độ bền của vật liệu. Tại máy nghiền, kích thước và số lượng hạt nguyên liệu được kiểm soát bởi tốc độ đông đặc từ lỏng sang rắn.
Xác định hạt
Lấy một miếng đĩa hoặc tấm kim loại, làm sạch, nhìn bề mặt qua kính hiển vi hoặc kính lúp có độ phóng đại cao, và bạn sẽ thấy thứ gì đó giống như hình ảnh trong Hình 3 .
Không phải lúc nào bạn cũng có thể nhìn thấy hướng hạt, nhưng đối với một số trang tính, bạn có thể không cần bất kỳ độ phóng đại nào. Tuy nhiên, kích thước hạt là một trong những yếu tố quan trọng nhất cần xem xét vì nó ảnh hưởng đến mọi thứ, từ độ bền chảy của vật liệu đến mức độ nghiêm trọng của vết nứt có thể xảy ra trên bề mặt bên ngoài của chỗ uốn cong.
Quá trình luyện thép bắt đầu với kim loại nóng chảy đông đặc lại khi vật liệu được làm nguội. Khi nó nguội đi, quá trình kết tinh lại xảy ra. Bạn hỏi tái kết tinh là gì? Ở nhiệt độ cao hơn, các hạt không biến dạng mới nảy mầm và phát triển bên trong các hạt cũ bị méo mó và ở các ranh giới của hạt (nhiều hơn về ranh giới của hạt sau này). Các hạt mới phát triển và thay thế các hạt bị biến dạng do biến dạng cứng lại. Với sự kết tinh lại, các đặc tính cơ học của vật liệu trở lại trạng thái ban đầu, yếu hơn, trở nên dẻo hơn nhiều.
Khi quá trình kết tinh lại xảy ra, các nhóm gồm nhiều hạt khác nhau kết hợp với nhau để tạo thành các tinh thể mà khi cán nguội, chúng ta định nghĩa là hạt trong vật liệu. Trong quá trình nấu chảy, nếu nhiều hạt hình thành cùng một lúc, kim loại nguội sẽ tạo ra số lượng hạt cao. Nhưng nếu ít tinh thể được thiết lập hơn, chúng sẽ có nhiều chỗ để phát triển hơn, tạo ra kích thước hạt lớn hơn và số lượng hạt nhỏ.
Các tinh thể trượt lên nhau trong quá trình hình thành, làm như vậy trong các khu vực được gọi là mặt phẳng phân cắt. Khi các tinh thể khóa chặt hơn với nhau, chúng làm cho vật liệu cứng hơn. Điều này làm tăng trọng tải cần thiết để tạo thành vật liệu trên phanh ép và làm cho kim loại dễ bị nứt và bong tróc da cam.
Trong các khu vực nhất định của cấu trúc tinh thể có các phần tử thặng dư không phải là một phần của bất kỳ sự hình thành tinh thể đối xứng nào. Những khu vực này được gọi là ranh giới hạt, không phải là một phần của cấu trúc tinh thể và không có mặt phẳng phân cắt. Điều này làm cho những ranh giới này trở nên mạnh mẽ hơn (xem Hình 4 ).
Hình 3 Nhìn bề mặt của tấm kim loại qua kính hiển vi hoặc kính lúp, và bạn sẽ thấy hướng thớ.
Chuyển động diễn ra dọc theo mặt phẳng phân cắt của các tinh thể và không nằm trong vùng ranh giới giữa chúng. Khi kích thước hạt trở nên nhỏ hơn, mật độ và số lượng vùng biên giới (ranh giới hạt) tăng lên. Điều này làm tăng số lượng đường viền phải nhường đường trước khi bất kỳ chuyển động nào có thể xảy ra.
Điều này giải thích tại sao vật liệu mạnh hơn có hạt nhỏ hơn. Do đó, vật liệu có hạt lớn hơn sẽ dẻo hơn, yếu hơn và có thể dễ tạo hình. Điều đó nói rằng, các vật liệu hạt nhỏ cũng có thể dễ dàng hình thành, tùy thuộc vào đặc tính của những hạt đó và cách chúng sắp xếp. Chúng tôi sẽ nghiên cứu sâu hơn về vấn đề này vào tháng tới.
Chỉ một sự khởi đầu
Tất nhiên, tất cả chỉ là phần nổi của tảng băng chìm. Nhưng như bạn có thể thấy cho đến nay, khi nói đến việc uốn cong trên phanh ép, kích thước hạt của vật liệu thực sự quan trọng. Và một nhà chế tạo cũng thường thao túng kích thước hạt. Trên thực tế, mỗi khi nhấn phanh người vận hành cầm một ngọn đuốc hoa hồng để đốt nóng vật liệu trước khi hình thành, họ sẽ ảnh hưởng đến hạt vật liệu.
Hình 4 Hiện tượng bong tróc da cam có thể xảy ra sau quá trình hình thành nghiêm trọng, chẳng hạn như bị uốn cong đến một bán kính quá sắc. Các ranh giới hạt vẫn còn phần nào có rãnh.
Trong phần thứ hai , chúng tôi đi sâu vào chi tiết hơn, bao gồm cách vật liệu được ủ và chuẩn hóa, đồng thời áp dụng thông tin về kích thước hạt, ứng suất và biến dạng để ép tạo hình phanh.
Công Ty Cổ Phần Thiết Bị và Giải Pháp Cơ Khí Automech – nhà cung cấp các dòng máy gia công kim loại tấm, hàn laser, giải pháp tự động từ những nhà cung cấp nổi tiếng JFY – member of TRUMPF group, Han’s laser, EKO, Yadon, ABB…. Automech đã hợp tác với nhiều đối tác thương mại lớn ở trong và ngoài nước nhằm phục vụ nhu cầu sản xuất đa dạng. Hệ sinh thái sản phẩm đa dạng cùng mức giá hợp lí là điểm cộng to lớn giúp Automech ngày càng chiếm được lòng tin của khách hàng.
Thông tin về sản phẩm vui lòng liên hệ
Hotline:0987.899.347 – Mr.Toàn
Email:info@demowebvn.com