स्टील वायर की यील्ड स्ट्रेंथ पर कोल्ड ड्रॉन प्रोसेस का प्रभाव

कोल्ड ड्रॉइंग को समझना

शीत ड्राइंग एक धातु कार्य प्रक्रिया है जो परिवेश तापमान पर प्रगतिशील रूप से छोटे मरने की एक श्रृंखला के माध्यम से इसे खींचकर स्टील वायर के क्रॉस-सेक्शन को कम करती है। गर्म काम के विपरीत, जो स्टील के पुनर्जीवन तापमान से ऊपर होता है, ठंड ड्राइंग उस सीमा के नीचे होता है, आमतौर पर 20 °C और 50 °C के बीच। यह कम तापमान विरूपण गतिशील पुनर्जीवन के लिए अनुमति नहीं देता है, इसलिए आंतरिक अनाज संरचना को बढ़ाया और घनी हो जाता है, जिससे यांत्रिक गुणों में महत्वपूर्ण बदलाव होता है। प्रक्रिया का व्यापक रूप से केबल, स्प्रिंग्स, फास्टनरों और मेष को मजबूत करने के लिए उपयोग किया जाता है क्योंकि यह बाद में गर्मी उपचार के लिए सटीक आयामी नियंत्रण और बेहतर ताकत प्रदान करता है।

मरने का एक महत्वपूर्ण घटक है। आमतौर पर सीमेंटेड कार्बाइड या हीरे (फाइन वायर के लिए) से बना होता है, इसमें प्रवेश कोण, एक असर अनुभाग और एक निकास क्षेत्र शामिल है। स्नेहन घर्षण और गर्मी उत्पादन को कम करने के लिए लागू किया जाता है; आम स्नेहक में कैल्शियम stearate, सोडियम stearate, या तेल आधारित यौगिक शामिल हैं। प्रति पास क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र में कमी आम तौर पर 15% से 25% तक होती है, हालांकि विशेष टूलींग के साथ उच्च कमी संभव है। प्रत्येक पास स्टील जाली के भीतर विघटन घनत्व को बढ़ाता है, जो काम के सख्त होने के पीछे मूलभूत तंत्र है।

यील्ड स्ट्रेंथ पर प्रभाव

पैदावार की ताकत वह तनाव है जिस पर एक सामग्री प्लास्टिक को विकृत करने लगती है, जिसका अर्थ है कि लोड को हटाए जाने के बाद यह अपने मूल आकार में वापस नहीं आएगा। स्टील के तार में, ठंड ड्राइंग उपज ताकत को नाटकीय रूप से बढ़ा देता है - कभी-कभी मूल मूल्य को दोगुना करने से भी अधिक। यह वृद्धि मुख्य रूप से काम सख्त होने के कारण होती है, जिसे तनाव सख्त के रूप में भी जाना जाता है। चूंकि तार खींचा जाता है, विस्थापन (क्रिस्टल जाली में लाइन दोष) गुणा करता है और बातचीत करता है, जिससे आगे की गति को दूर करने की बाधा बन जाती है। तार को विकृत करना जारी रखने के लिए, उच्च तनाव लागू किया जाना चाहिए, जो एक उच्च उपज बिंदु के रूप में प्रकट होता है।

विस्थापन घनत्व और ताकत के बीच संबंध टेलर समीकरण द्वारा अच्छी तरह से वर्णित है: }τ = αGb, , जहां τ कतरनी ताकत है, α एक स्थिर है, G कतरनी मापांक है, B बर्गर वेक्टर है, और ρ विस्थापन घनत्व है। कोल्ड ड्रॉइंग में 1012 मीटर -2 से 1016 मीटर तक भारी ड्रॉ तार में वृद्धि हो सकती है। इसके अतिरिक्त, हॉल-पेच प्रभाव अनाज की सीमाओं के रूप में योगदान देता है। आरेखण अनाज की संरचना को परिष्कृत करता है, औसत अनाज व्यास को कम करता है, जो आगे की उपज ताकत को बढ़ाता है।

कारक शक्ति संवर्धन को प्रभावित करते हैं

• ]Reduction अनुपात प्रति पास: उच्च कमी से विघटन घनत्व बढ़ जाता है और इस प्रकार ताकत पैदा होती है, लेकिन अत्यधिक कमी सतह के दोष या मरने के पहनने का कारण बन सकती है।
• ] ड्राइंग पास की संख्या: अधिक पास वृद्धिशील मजबूती के लिए अनुमति देते हैं। एकाधिक प्रकाश गुजरता अक्सर एक ही भारी कमी की तुलना में एक अधिक समान सूक्ष्म संरचना का उत्पादन करते हैं।
• Drawing गति: धीमी गति बेहतर स्नेहन की अनुमति देती है और तापमान में वृद्धि को कम करती है, जिससे अधिक सुसंगत विरूपण होता है और adiabatic softening का कम जोखिम होता है।
• Die angle: एक बड़ा प्रवेश कोण हाइड्रोस्टैटिक दबाव और घर्षण हीटिंग को बढ़ाता है, जो काम की सख्त दर को प्रभावित कर सकता है। 6°-10° का एक अर्ध-die कोण स्टील के लिए विशिष्ट है।
• इस्पात संरचना: कार्बन, मैंगनीज, क्रोमियम और वैनेडियम जैसे मिश्र धातु तत्वों को सख्त काम करने की क्षमता को प्रभावित करता है। उच्च कार्बन सामग्री आम तौर पर ड्राइंग के बाद अधिक ताकत पैदा करती है, लेकिन यह भी भंगुरता बढ़ जाती है।
• ]Lubrication and घर्षण: Inadequate स्नेहन उच्च सतह घर्षण की ओर जाता है, जो तापमान को बढ़ा सकता है और सामग्री प्रवाह को बदल सकता है, कभी-कभी प्रभावी ताकत लाभ को कम करता है।

कोल्ड ड्रॉइंग के फायदे

शीत ड्राइंग गर्मी उपचार या गर्म रोलिंग जैसे अन्य मजबूत तरीकों पर कई अलग-अलग लाभ प्रदान करता है:

• ]]]increaseed तन्य और उपज ताकत मिश्र धातु तत्वों या थर्मल ऊर्जा जोड़ने के बिना। तार यांत्रिक विरूपण के माध्यम से पूरी तरह से मजबूत हो जाता है।
• ]Improved सतह खत्म: मर जाता है सतह को जलाना, रा 0.2 माइक्रोन के रूप में कम के रूप में मूल्यों के लिए खुरदरापन को कम करना। यह उन अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण है जिनमें जंग प्रतिरोध या सौंदर्य उपस्थिति मामले शामिल हैं।
• बेटर आयामी सटीकता: शीत ड्राइंग ± 0.01 मिमी के व्यास सहिष्णुता को पकड़ सकता है, जिससे यह सटीक भागों के लिए आदर्श हो सकता है।
• ]वर्धित थकान प्रतिरोध: ड्राइंग के दौरान सतह पर उत्पन्न संपीड़न अवशिष्ट तनाव थकान दरार शुरू होने में देरी कर सकते हैं, चक्रीय लोडिंग के तहत तार के प्रदर्शन में सुधार कर सकते हैं।
• ]] पोस्ट-प्रोसेस हीट ट्रीटमेंट की आवश्यकता नहीं है, जो ऊर्जा लागत और उत्पादन समय को कम करती है।

सीमा और विचार

इन लाभों के बावजूद, ठंड ड्राइंग बिना किसी कमी के नहीं है। सबसे महत्वपूर्ण सीमा का विकास है। अवशिष्ट तनाव । तार की सतह संपीड़न में छोड़ दी जा सकती है जबकि कोर तनाव में है, जो आक्रामक वातावरण में warping, देरी से क्रैकिंग या तनाव जंग क्रैकिंग का कारण बन सकता है। यदि ड्राइंग अत्यधिक आक्रामक है, तो तार इतना काम कर सकते हैं कि यह लचीलापन खो देता है और भंगुर तरीके से व्यवहार करता है। यह विशेष रूप से उन अनुप्रयोगों में खतरनाक है जिन्हें झुकने या मोड़ की आवश्यकता होती है, जैसे कि वसंत तार में।

इन मुद्दों को कम करने के लिए, निर्माताओं को अक्सर एक तनाव राहत annealing को अंतिम ड्रॉ के बाद कदम शामिल किया गया। यह कम तापमान गर्मी उपचार (आमतौर पर 200 °C -400 °C) उपज ताकत को कम किए बिना अवशिष्ट तनाव को कम कर देता है। कुछ मामलों में, एक पूर्ण anneal को बाद के गठन के संचालन के लिए लचीलापन बहाल करने की आवश्यकता हो सकती है, हालांकि यह ताकत से निपटने के लिए तैयार हो सकता है। एक अन्य विचार यह है कि ठंड खींचा तार तनाव के लिए अतिसंवेदनशील हो सकता है - एक प्रक्रिया जहां अंतरस्थाई परमाणु (जैसे, कार्बन और नाइट्रोजन) टाइटेनियम के साथ ही नियंत्रित या इस्पात के समान स्थिर होने वाले तत्वों को फैलाने के लिए भी।

अन्य सुदृढ़ीकरण विधियों के साथ तुलना

शीत ड्राइंग इस्पात तार को मजबूत करने के लिए सिर्फ एक दृष्टिकोण है। अन्य तरीकों में शामिल हैं:

• हॉट रोलिंग: पुनर्विचार तापमान से ऊपर प्रदर्शन किया। यह कम शक्ति पैदा करता है क्योंकि स्थानांतरण को पुनर्विचार के दौरान परिनिर्णयित किया जाता है। हालांकि, हॉट रोलिंग उच्च लचीलापन और कम अवशिष्ट तनाव पैदा करता है।
• Quenching and tempering: एक गर्मी उपचार जो ठंड ड्राइंग से तुलना में या उससे अधिक उपज ताकत हासिल कर सकता है, लेकिन इसके लिए तापमान और शीतलन दर का सटीक नियंत्रण की आवश्यकता होती है, और विरूपण का कारण बन सकता है। शीत ड्राइंग तार की लंबी लंबाई के लिए अधिक लागत प्रभावी है।
• Strain age: अक्सर ड्राइंग के साथ संयोजन में इस्तेमाल किया। अव्यवस्था की पिनिंग के माध्यम से 10-20% तक उपज ताकत बढ़ाने के बाद कम कार्बन स्टील्स को उम्र बढ़ने में वृद्धि हो सकती है। यह उच्च शक्ति वाले कंक्रीट प्रबलित तार के उत्पादन में शोषण किया जाता है।
• Patenting: उच्च कार्बन इस्पात तारों (जैसे टायर कॉर्ड के लिए) के लिए इस्तेमाल किया। तार को ऑस्टेनाइट चरण में गरम किया जाता है और फिर एक पिघला हुआ नेतृत्व या नमक स्नान में एक अच्छा मोती संरचना बनाने के लिए ठंडा किया जाता है, जो ड्राइंग से पहले ताकत और लचीलापन का एक उत्कृष्ट संयोजन प्रदान करता है। बाद में ठंड ड्राइंग ने मोती लैमेले को फिर से परिष्कृत किया, जिससे स्टील वायर के लिए उच्चतम ज्ञात ताकत (कुछ विशेष तारों में 5 GPa तक) का उत्पादन किया जाता है।

प्रत्येक विधि की अपनी लागत, ऊर्जा और संपत्ति व्यापार बंद है। शीत ड्राइंग जब उच्च शक्ति, तंग सहिष्णुता, और अच्छी सतह खत्म मध्यम लागत पर की आवश्यकता होती है पक्षपातपूर्ण है।

कोल्ड ड्रिंक स्टील वायर के अनुप्रयोग

ठंड ड्राइंग से बढ़ी हुई उपज ताकत कई उद्योगों में इस सामग्री को अनिवार्य बनाती है:

• Construction: Prestressed कंक्रीट स्ट्रैंड्स, सुदृढीकरण के लिए तार जाल, और टाई तार उच्च तन्यता क्षमता के लिए ठंड खींचा तार पर निर्भर करते हैं।
• ]Automotive: वाल्व स्प्रिंग्स, क्लच स्प्रिंग्स, और निलंबन घटकों को ड्राइंग और अक्सर टेम्पर्ड द्वारा कठोर कोल्ड ड्रॉ तार से बनाया जाता है।
• ]औद्योगिक मशीनरी: क्रेन, लिफ्ट केबलों और खनन कार्यों के लिए वायर रोप्स दोनों ताकत और लचीलेपन को प्राप्त करने के लिए एक साथ मुड़े हुए कई कोल्ड ड्रॉ स्ट्रैंड्स का उपयोग करते हैं।
• Fasteners:] नाखून, शिकंजा, और बोल्ट अतिरिक्त लागत के बिना बढ़ा ताकत से खींचा तार लाभ से उत्पादित।
• Consumer वस्तुओं: संगीत वाद्ययंत्र तार, छाता पसलियों, और यहां तक कि कागज क्लिप भी आकार और स्थायित्व बनाए रखने के लिए तैयार तार का उपयोग करें।

इन अनुप्रयोगों में से कई में, उपज ताकत प्राथमिक डिजाइन मानदंड है। उदाहरण के लिए, एएसटीएम ए 1060 ठंड तैयार प्रेस्ट्रेसिंग स्टील वायर के लिए 1,500 एमपीए की न्यूनतम उपज ताकत को निर्दिष्ट करता है। ऐसे उच्च मूल्यों को केवल नियंत्रित ठंड ड्राइंग प्रक्रियाओं के माध्यम से प्राप्त किया जा सकता है।

निष्कर्ष

ठंड तैयार प्रक्रिया में काम सख्त और अनाज शोधन शुरू करके स्टील वायर की उपज ताकत को प्रभावित करती है। सावधानी से मरने ज्यामिति, कमी अनुसूची, स्नेहन और संरचना का चयन करके, इंजीनियर मांग विनिर्देशों को पूरा करने के लिए यांत्रिक गुणों को तैयार कर सकते हैं। जबकि अवशिष्ट तनाव और संभावित भंगुरता को तनाव राहत के माध्यम से शमन की आवश्यकता होती है, या बाद में गर्मी उपचार, शक्ति, परिशुद्धता और लागत का समग्र संतुलन आधुनिक तार विनिर्माण का एक कोने का पत्थर कोल्ड ड्रॉ करता है। डिजाइन इंजीनियरों के लिए, इन प्रभावों को समझने के लिए सही तार ग्रेड और किसी भी दिए गए आवेदन के लिए ड्राइंग मार्ग निर्दिष्ट करना आवश्यक है।

आगे पढ़ने के लिए, ]] देखें AZoM द्वारा स्टील के ठंड ड्राइंग पर व्यापक गाइड, या ScienceDirect विषय पृष्ठ ठंड ड्राइंग ]] पर। काम सख्त पर तकनीकी विवरण ] काम सख्त पर विकिपीडिया लेख ] ]] में पाया जा सकता है। विभिन्न मजबूत तरीकों की तुलना के लिए, ] इस्पात सशक्त तंत्र पर कुल मटेरिया लेख एक मूल्यवान संसाधन है। अंत में, [FLT [FLT [FLT] व्यावहारिक पृष्ठ [FLT [FLT]]]