Розуміння холодного накладу

Холодний малюнок - це процес металообробки, що знижує переріз сталевого дроту, витягуючи його через ряд прогресивно менших штампів при температурі навколишнього середовища. На відміну від спекотної роботи, яка виникає над температурою рециркуляції сталі, холодний малюнок відбувається нижче цього порогу, як правило, між 20 ° С і 50 ° С. Ця низькотемпературна деформація не дозволяє динамічному рекристалізації, тому внутрішня структура зерна стає подовженою і щільнішою, що призводить до значних змін механічних властивостей. Процес широко використовується для виготовлення дроту для кабелів, пружин, кріпильних пристроїв і армування сітки, тому що вона пропонує точний контроль і поліпшену міцність без необхідності теплової енергії.

Сам штамп є критичною складовою. Зазвичай з цементованого карбіду або діаманту (для дрібних проводів), він має кут входу, несучий секція і зону виходу. Змащення наноситься для зменшення тертя і теплогенерації; загальні мастила включають кальцій стеарат, стеарат натрію або олійні сполуки. Зниження перерізу ділянки на проході зазвичай коливається від 15% до 25%, хоча більші скорочення можливі з спеціалізованим інструментом. Кожен прохід збільшує щільність розвантаження в сталевій решітці, який є фундаментальним механізмом за загартуванням роботи.

Вплив на міцність Yield

Міцність щита - це стрес, при якому матеріал починає деформуватися пластично, що означає, що він не повернеться до його первісної форми, як тільки знімається навантаження. У сталевому дроту холодне креслення підвищує міцність врожайності значно-менше вдвічі оригінальне значення. Це збільшення в першу чергу обумовлено загартуванням роботи, також відомий як загартування штамів. Як дріт намальовується, розкидає (лінійні дефекти в кристалі решітки) розмножуються і взаємодіють, створюючи бар'єри для подальшого розвантаження руху. Щоб продовжити деформування дроту, потрібно наносити більш високий стрес, що проявляється як більш висока точка врожайності.

Зв'язок між щільністю диска і силою добре описано рівнянням Тейлора: τ = αGb bin, де τ є сила зсуву, α є постійним, G є модульс зсуву, b є вектором бургерів, а ρ є щільність дисклокації. Холодне креслення може збільшити ρ від близько 1012 м−2 в анналізованої сталі до 1016 м−2 в сильно складеному дроту. Крім того, ефект Хол-Печ сприяє як зернових кордонів, які перешкоджають руху дисклокації. Намальовка відновлює структуру зерна, зменшуючи середній діаметр врожайності, що додатково посилається.

Фактори, що впливають на підвищення міцності

  • Редукційний коефіцієнт за прохід: Більше зниження збільшує щільність відключення і тим самим зносостійкість, але надмірне зменшення може викликати дефекти поверхні або знос.
  • Кількість переходів малювання: Детальніше проходить дозволяють при підсиленні. Кілька легких проходів часто виробляють більш рівномірну мікроструктуру, ніж одне важке скорочення.
  • Швидкість виведення: Отримання швидкості змащування та зменшення температурного зростання, що призводить до більш послідовної деформації та меншого ризику адиабатичного пом'якшення.
  • Кут:] Більший кут входу збільшує гідростатичний тиск і тертяне опалення, що може впливати на швидкість загартування роботи. Напівдисковий кут 6°-10° характерний для сталі.
  • Стелек склад: Сплавові елементи, такі як вуглецева, марганська, хромова, ванієва впливає на здатність працювати затвердити. Вищий вміст вуглецю зазвичай врожує більшої міцності після малювання, але також підвищує ламкість.
  • Lubrication and friction: Неадекватне мастило призводить до більш високої тертя поверхні, яка може підвищити температуру і змінювати потік матеріалу, іноді зменшуючи ефективний приріст міцності.

Переваги холодного накладу

Холодний малюнок пропонує кілька відмінних переваг, які зміцнюють інші методи, такі як термообробка або гаряче прокат:

  • Increased розрив і міцність виходу без додавання елементів сплаву або теплової енергії. Дріт стає міцним чисто через механічну деформацію.
  • Покращена обробка поверхні:. Умирає очищають поверхню, зменшуючи грубість значень як низька, як Ra 0.2 мкм. Це критично для застосування, в яких корозійна стійкість або естетична зовнішність.
  • Подивитися мірну точність: Холодний малюнок може тримати діаметр допусків ± 0,01 мм, що робить його ідеальним для точності деталей.
  • Підтриманий опір втому: Компресивні залишкові стреси, індуковані на поверхні при накладанні, можуть затримувати втому тріщину, що ініціюється, покращуючи продуктивність дроту під циклічним навантаженням.
  • Не потрібно для післяопераційного теплового лікування у багатьох випадках, що знижує витрати енергії та час виробництва.

Обмеження та роздуми

Незважаючи на ці переваги, холодний малюнок не позбавлений недоліків. Найзначніше обмеження - розробка поворотних стресів]. Поверхня дроту може бути лівою в компресії, коли ядро знаходиться на натяг, що може викликати бородавку, затримку тріщин, або стрес-корозійне тріщина в агресивних середовищах. Якщо малюнок надмірно агресивний, дріт може стати так трудомістким, що він втратить протоки і поводиться в крихкій формі. Це особливо небезпечно в додатках, які вимагають згинання або скручування, наприклад, навесні дроту.

Щоб пом'якшити ці проблеми, виробники часто включають стик рельєфу крок після завершення малюємо. Це низькотемпературне термообробка (типово 200°C-400°C) зменшує залишкові стреси без значного зниження міцності врожайності. У деяких випадках повний аннеал може знадобитися для відновлення протоки для подальших формувальних операцій, хоча це буде зводити сили. Ще одним вважається, що холодний означений дріт може бути схильний до процідіння старіння - це процес, де міжстатеві атоми (наприклад, вуглецевий і азот), що дозволяє збільшувати міцність, може збільшити час, що б'єднання, може бути за рахунок, що б'ялість, може бути загинання, може бути загинання, може бути за рахунок, може бути за рахунок, також, що б'яючі елементи, що збільшуватися, може бути за рахунок, що збільшуватися, може бути за рахунок, може бути за рахунок, що б'ялості, може бути загиблюворожа, може бути за рахунок, може бути за рахунок, що збільшуватися, що

Порівняння з іншими методами зміцнення

Холодний малюнок – це просто один підхід до зміцнення сталевого дроту. До інших способів відносяться:

  • Гот-кочення: Виконується над температурою рециркалізації. Виготовляється менша міцність, тому що дисклокації є анніхилированними при рецидивуванні. Однак гаряче прокат врожаю вища провітрюваність і нижні залишкові стреси.
  • Потенції та загартування: Термообробка, яка може досягти міцності врожайності, порівняні або вище холодного креслення, але вимагає точного контролю температури та швидкості охолодження, і може викликати спотворення. Холодне креслення є більш економічно вигідним для довгих протягів дроту.
  • Процідна зйомка: Часто використовується в поєднанні з кресленням. Низькозернистих сталей може бути витриманий після витяжки для збільшення міцності врожайності на 10-20% через притискання дислокацій. Це експлуатується в виробництві високоміцного бетонного армування дроту.
  • Патентинг: Використовується для високовуглецевих сталевих проводів (наприклад, для шинового шнура). Дріт нагрівається в фазу аустеніту, а потім охолоджується в молотному свинцю або солоній бані, щоб сформувати тонку перлитову структуру, яка забезпечує відмінне поєднання міцності і провітрюваності перед малюнком. Наслідовний холодний малюнок додатково відновлює перлитівову ламелей, виробляє найбільш відомі міцності для сталевого дроту (до 5 ГПа в деяких спеціальних дротах).

Кожен метод має власну вартість, енергію, майнові торгові марки. Холодне креслення вигідно при високій міцності, жорсткій допускі, а також хорошу обробку поверхні необхідно при помірній вартості.

Застосування холодного ящика сталевого дроту

Підвищена міцність від холодного малюнка робить цей матеріал незамінним у багатьох галузях промисловості:

  • Будівництво: Надувні бетонні пасма, дротяна сітка для армування, а також обв'язувати дроти спираються на холодний натяжний дріт для високої вантажопідйомності.
  • Автомотив: Клапанові пружини, пружини зчеплення, а також компоненти підвіски виготовляються з холодного натяжного дроту, загартованого кресленням і часто загартовані.
  • Промислова техніка: Дрітові троси для кранів, ліфтових кабелів, гірничодобувних операцій використовують багаторазові холодні стяжки, що обертаються разом для досягнення обох сил і гнучкості.
  • Фатенери: Цвяхи, шурупи, і болти, виготовлені з намальованої дроту, вигоди з підвищеної міцності без зайвої вартості.
  • Consumer Products: Музичні стружки, парасолькові ребра, а також паперові кліпи, які використовують намальований дріт для підтримки форми та довговічності.

У багатьох цих додатках міцність виходу є основним критерієм дизайну. Наприклад, ASTM A1060 визначає мінімальні зусилля врожайності 1,500 МПа для холодного намальованого престигерного сталевого дроту. Такі високі значення є добірними тільки через контрольовані процеси холодного малювання.

Висновок

Холодний процес, що протягує міцність виходу сталевого дроту шляхом введення робочої загартування і рефінації зерна. До ретельно вибираючи геометрію штампів, графіки зменшення, змащення і склад, інженери можуть пошиття механічних властивостей, щоб задовольнити вимоги специфікації. Під час залишкових стресів і потенційних ламкості вимагають пом'якшення через стресовий рельєф або подальше термічне лікування, загальний баланс міцності, точність і вартість робить холодний малюнок кутовим елементом сучасного виробництва дроту. Для проектування інженерів, розуміння цих ефектів важливо вказати правильний рівень дроту і маршрут малювання для будь-якого зданого застосування.

Для подальшого читання див. Комплексний посібник з холодного малювання сталі] AZoM, або НаукаПіблічна сторінка на холодному малюнку]. Технічні деталі по затвердженню робіт можна знайти в стаття Вікіпедії про загартування роботи. Для порівняння різних методів зміцнення Total Materia статті про механізми зміцнення сталі є цінним ресурсом. Нарешті, Key до металевих сторінок