Soğuk çizim, çelik çubukların mekanik özelliklerini önemli ölçüde değiştiren yaygın bir üretim sürecidir, hem güç hem de başarısızlık özelliklerini etkiler. mühendisler ve malzemeler uzmanları için, soğuk çizimlerin mekanik hataların hem de hizmet yüklerinden gelen bileşenleri tasarlamanın derin bir anlayışı, bu makale soğuk çizimin temel mekanizmalarını araştırıyor ve mikroyapı ve oturma noktaları üzerinde etkileri ve bu değişiklikler için nasıl bir başarısızlık modları yönetiyoruz.
Soğuk Çizim Nedir?
Soğuk çizim, bir çelik çubukun daha küçük bir kesit alanı ile bir ölüden çekildiği soğuk bir süreçtir, çapını azaltır ve çubukları azaltır.Sıcak çalışma aksine, süreç veya yakın oda sıcaklığında yapılır, bu yüzden yeniden kristalleşme meydana gelir.
Soğuk çizimdeki anahtar parametreler, [Düşükümedeki düşüşler) ve [Düşükler arası mesafede azalmaya neden olur.)))[Düşüklükten kaçınır ve çatlaklardan kaçınır.
Soğuk Çizimten Önce Materyalleri
Çelik ton çizim cevabı, başlangıç kimyası ve mikroyapısına bağlıdır. Low-karbon çelikleri (örneğin, 911, 1018) en yaygın, çünkü orta çalışma sertliği ile iyi iyonize edilirler. Orta karbon ve alaşım çelikler (örneğin, 4140) aynı zamanda soğuk bir şekilde çizilebilir, ancak daha yüksek ısı tedavisi durumu önlemek için dikkatli bir kontrol gerektirir -annealize edilir, normalleştirilmiş veya giderilebilirlik ve yüksek çözünürlükte - ayrıca çizilebilirlik ve son özellikleri etkiler.
Mekanik Özellikler Üzerine Etkileri
Soğuk çizim, çelik çubukların mekanik özelliklerini derin şekillerde değiştirir. birincil etkiler aşağıda özetlenir.
Artan Güç Güç
Plastik deformasyondan sıkı çalışma hem verim hem de nihai çekme gücü (UTS) Tipik bir düşük karbonlu çelik için, çapraz bölme alanında% 20 azaltımı, 250 MPa'dan 400 MPa'ya kadar verim artışı sağlar - daha güçlü malzemenin artışı elde etmeden önce daha büyük yükler taşıyabilir.
Geliştirilmiş Sertlik
Sertlik soğuk çalışma derecesine göre artar. Brinell veya Rockwell sertlik değerleri genellikle azalma oranı ve çelik sınıfına bağlı olarak% 20-50 artış gösterir. Bu, çubukları daha dayanıklı hale getirir ve aşınma, bu da miller, pins ve makine parçaları için kullanışlıdır.
Azaltılmış Ductness
Güç ve sert yükseliş olarak, hızlanma - yarı eksenli stres durumlarının kırılması ve ağır soğuk çizimden sonra bölgenin azaltılması ile daha düşük olabilir. Çelik, hassas veya kısmi ekleme yoluyla telafi edilebilir hale gelir. Elongation,% 20 veya daha fazla ek durumda ağır soğuk çizimden sonra% 5'e kadar düşebilir.
Geliştirilmiş Fatigue Direnişi
İndüklemeye rağmen, soğuk çizim yorgunluk hayatını artırabilir, çünkü yüzey gecikme çatlaklarına yakın yüksek sıkıştırıcı reziğe sahiptir. Ek olarak, rafine mikro yapı gecikmeleri çatlakları kesintiye uğratır. Ancak yüzey kusurlarının varlığı veya metalik olmayan dahil edilmeler bu faydayı olumsuz yönde etkileyebilir. Proper yüzey hazırlığı ve daha sonraki yorgunluk performansı artırabilir veya vurmayı hızlandırabilir.
Mekanik Başarısızlık Üzerine Etkisi
Soğuk çizim, çelik çubukların monoton ve döngü yükleri altında başarısızlık davranışını değiştirir.The main failure mod captured areETHFLT:0Conductile broken[D:0)[Dönetici:2)brittle kırıklığı)
Hasar Moduları
Bir çekme yükü altında, soğuk bir çelik çubuk tipik olarak boyun eğlendiriciden önce üniformalı bir elongasyon sergilemektedir. yüksek dislokasyon yoğunluğu, dahil edilme kapasitesinin erken kaldırılmasına engel olur.) Fracture yüzeyler bir kez boyun eğlendirici bir yapı gösterir, eğer başarısızlık hızlanırsa, kırıklık artarken, kırıklıkların minimum çizimlerle birlikte hesap açmaları gerekir.
Residual Streslerin Rolü
Soğuk çizim, uzun süreli stresler ile ortaya çıkan kalıcı stresleri ortaya koyar, temel basıncın bozulması ve fayda sağlar. ancak, temel stresler çelik kaplamalar için 400 °C'ye kadar (parçalışlar) katılacaktır.
Şükrü Başarısızlık
Soğuk çizilmiş çelik çubuklar genellikle sıcak kayıt veya eklenmiş çubuklardan daha iyi yüksek derecede yüksek güç, rafine mikroyapı ve uygun yüzey sıkıştırıcı stresler. Örneğin,% 1045 çelik çubuk soğuk bir dayanıklılık sınırı ( 107 döngü) normalleştirilmiş meslektaşından yaklaşık% 30 daha yüksek olabilir, eğer çizim işlemi yüzey çatlakları tanıtırsa, incelenebilir mikroyapılar veya çürükler, yüksek çözünürlük siteleri.
Fracture Zorness
Soğuk çizim genellikle kırık sertliği azaltır (K[DÜDÜ:0)IC[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜN) çünkü malzeme keskin kusurların varlığında daha sert ve daha az hassas hale gelir. Hasarlı çeliklerin sertliği, yüksek çözünürlükte 200 MPa (28)'den fazla düşebilir.
Stresli Teşekkkür (SCC)
Korrosive ortamlarda, soğuk-drawn çelikleri, özellikle de hidrojen-uzayda ortamlarda (örneğin, gaz, endüstriyel atmosferler) daha yüksek dislokasyon ve çekme yüzeydeki yüksek gerilimler hidrojen birikimi ve çatlakları sürebilir.
Soğuk Çizim sırasında Mikroyapısal Değişiklikler
Soğuk çizim sırasında mikroyapısal evrim doğrudan başarısızlık mekanizmaları etkiler. ayrıntılı inceleme ortaya çıkarır:
- [FONT:0)Grate elongation:[Dönetici: 0D][/FONT=0))Temizlik, çizim yönünden yapılmış, bir fibrous doku oluşturmak. Bu anisotropy, mekanik özellikler uzun ve transverse yönlerde farklılık gösterir.
- [FONT:0]Dislocation yoğunluk:[Dönetici:[Dönetici:0) Soğuk çalışma, özellikle ikinci faz parçacıkları için nükleksiyonlar için bariyerler olarak hareket eden bir dağıtım ağı oluşturur.
- [FONT:0)Cementite lamellae:[Dönetici çeliklerde, soğuk çizimler kırılır ve çizim yönü boyunca çimentolu lamellae'yı hizalayabilir. Bu uyum gücü artırabilir, ancak çimento parçaları keskinleşirse çatlakları kolaylaştırabilir.
- [FONT:0]Texture gelişimi: [Dönetici:[Dönetici:0) Çizim süreci kristalografik bir dokuya (tipik olarak ⁇ 110 ⁇ fiber doku BCC çeliklerinde). Bu doku elastik modulus ve verim anisotropy.
Soğuk çizim uygunsuz bir şekilde kontrol edildiğinde, mikro yırtılar ve mikrokralar dahil edilebilir-matrix arayüzleri veya in inci koloni sınırlarında form oluşturabilir.Bu alt sigorta kusurları, daha sonra yükleme altında ortaya çıkabilir, erken başarısızlıklarla temiz çelikler kullanarak ve geçiş için azaltmayı kontrol eder (bu nedenle, boşluk nükleksiyon için limitin altında tutma).
Süreç optimizasyonu Optimizasyonu
Mekanik başarısızlık riskini en aza indirmek için, birkaç süreç parametresi optimize edilmelidir:
- [FONT=0)Redüksiyon oranı:[Döneticiler için, toplam retoplamsal azalma orta ek olmadan% 80'i geçmemelidir.Geçmiş başına düşen azalma, malzemenin verim gücünün %80'inin altında kalması gerektiği gibi seçilmelidir.
- [FONT:0]Die tasarımı:[Dönetici:[Dönetici:0) Daha küçük bir ölü açısı (6-12°) çizim gücünü ve deformasyonun homojenliğini azaltır, böylece oturma süresine daha düşük stresler.
- [FONT:0)Lubrikasyon: [Dönetici: [Dönder: ] Etkili yağlar (örneğin, sabunla fosfat kaplaması) sürtünmeyi azaltır, metal metal-metal eksiyonunu önler ve yüzeyin iyileştirilmesini sağlar.
- [FONT:0)Speed:[DÜDÜT:1) Yavaşça çizim hızları genellikle ısı dağılımına izin vermek ve yerelleştirilmiş yumuşak veya yüzey hasarlarına neden olabilecek bir adiabatik ısıtmadan kaçınmak için ağır azaltıcılar tercih edilir.
PostDrawing Treatments
Soğuk çizimden sonra, termal tedaviler genellikle güç ve başarısızlık direnci arasındaki dengeyi tertemiz için uygulanır:
- [FONT:0]Stress rahatlama eki: [Dönetici: [Dönetici: 1] Bu düşük sıcaklık tedavisi (150-300 °C) soğuk çalışma yapısını önemli ölçüde değiştirmeden kalıcı stresleri azaltır. boyutsal stabiliteyi geliştirir ve biraz yüksek çözünürlükte yükseltir.
- [FONT:0) Normalleştirme: [DÜDÜDÜDÜDÜDÜ:0) Sıcaklık ve hava soğutma rekristallizes the structure, restore ductability and hardness while the power. Bu, daha sonraki form tamamlandığında kullanılır.
- [FONT:0] Daha sonra sertleşmeden sonra elde edilir: Daha sonra sertleştirilmiş olan alaşım çelikler için, soğuk çizim kontrol sertliği ile yüksek güç elde etmek için bir gider-ve-temper programı ile birleştirilebilir.
- [FONT:0]Shot peting:[Dönetici:[Dönetici:0) Bu mekanik yüzey tedavisi ek sıkıştırıcı dışsal stresler, çekme temel stresleri karşılayıp daha da yorgunluk ve SCC direncini geliştirmesine yardımcı olur.
Tasarım ve Kalite Kontrolleri için Pratik Örnekler
Soğuk çelik çubukları belirten mühendisler aşağıdakileri dikkate almalıdır:
- [FONT:0)Failure modu analizi:[Dönetici:[Dönetici:0) Servis koşulları altında baskın başarısızlık modunu belirleme (monotonik aşırılık, yorgunluk veya SCC) Soğuk iş seviyesini ve tedaviyi buna göre ayarlama.
- [FONT=0)Tensile vs. transverse özellikleri:) For rods is bükme veya torsion, transverse ductness can become critical. consider using a lower decrease rate or a softer Steel Grade to maintain enough transverse elongation.
- [FONT:0]Surface kaliteli denetim:[Dönetici:[Dönetici:0) Routine eddy-current veya ultrasonik test, çizim sırasında ortaya çıkan yüzey ve yakın tahminleri tespit edebilir.Reject rods with çatlaklars or lale.
- [FONT:0)Residual stres ölçümü: [Dönemli stres ölçüm: [Dönemli stres ölçüm: [Dönemli stres ölçümü:0] X-ray difraksiyon veya delik-drilling yöntemleri kullanarak, özellikle de aktarılan çubuklar için geçerli olan limitler içinde olduğunu doğrulayın.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Soğuk çizim, güç, sertlik ve çelik çubukların yorgunluk direncini artırmak için güçlü bir tekniktir. Ancak, aynı zamanda mikroyapı ve mekanik başarısızlık arasındaki farkları da beraberinde getirebilir. daha güçlü ve daha güvenilir olan bileşenleri, daha iyi okuma, stres korozyona karşı duyarlılık gerektirir.