Чӣ гуна раванди ғелондан ба хосиятҳои механикии металлҳо таъсир мерасонад
Раванди ғелондан яке аз усулҳои маъмултарини ташаккули металл дар саноати истеҳсолӣ мебошад, ки асосан барои истеҳсоли плитаҳо, варақаҳо, чӯбҳо ва профилҳо бо ғафсӣ ё буриши муайян истифода мешавад. Асосан, ғелондан аз интиқоли маводи металлӣ байни ду ё зиёда ғалтакҳои чархзананда иборат аст, ки боиси деформатсияи пластикӣ ва тағйири шакл вобаста ба фосилаи байни ғалтакҳо мегардад. Гарчанде ки ғелондан ба назар содда менамояд, он ба хосиятҳои механикии металл таъсири назаррас мерасонад - аз мустаҳкамӣ, чандирӣ, сахтӣ то муқовимати хастагӣ. Ин тағйирот аз он сабаб ба амал меоянд, ки ғелондан сохтори микросохтор ва тақсимоти фишори металлро тағйир медиҳад.
Принсипҳои асосии деформатсияи ғелонда ва пластикӣ
Вақте ки металл бо ғалтакҳо пахш карда мешавад, мавод деформатсияи пластикиро аз сар мегузаронад, ки пас аз гузаштани ҳадди эластикии он тағйири доимии шакл аст. Ин деформатсия аз сабаби ҳаракати дислокатсияҳо дар дохили кристалли металл ба амал меояд. Ҳар қадар ғафсӣ ё масоҳати буриши он камтар шавад, деформатсияи пластикӣ ҳамон қадар зиёдтар мешавад. Дар натиҷа, ғалтак метавонад баъзе тағйироти микросохториро "маҳкам" кунад ва бо ин васила хосиятҳои механикии металлро тағйир диҳад.
Умуман, прокат ба ду категорияи асосӣ тақсим мешавад: прокати гарм, ки аз ҳарорати аз нав кристаллизатсияи металл болотар анҷом дода мешавад ва прокати хунук, ки аз ҳарорати аз нав кристаллизатсия поёнтар анҷом дода мешавад. Ин фарқияти ҳарорати раванд омили калидӣ дар муайян кардани намуди тағйироти микросохторӣ ва дар ниҳоят, хосиятҳои механикии маҳсулот мебошад.
Таъсири ғелондашавӣ ба мустаҳкамӣ ва сахтӣ
Яке аз таъсири фаврии ғелондакунӣ, бахусус ғелондакунии хунук, афзоиши қувваи маҳсулнокӣ ва қувваи кашишӣ мебошад. Ин аз он сабаб рух медиҳад, ки деформатсияи пластикӣ шумора ва зичии дислокатсияҳоро зиёд мекунад. Дислокатсияҳои бештар ҳаракати дислокатсияҳои минбаъдаро душвортар мекунанд, ки дар натиҷа металли мустаҳкамтар ба вуҷуд меояд. Ин падида ҳамчун сахтшавии деформатсия ё сахтшавии кор маълум аст.
Илова бар мустаҳкамӣ, ғелондан сахтиро низ зиёд мекунад. Металли хунук ғелондашуда одатан нисбат ба ҳолати аввалаи худ сахттар аст (масалан, пас аз тафсондан). Дар баъзе барномаҳо, ин сахтии афзоянда муфид аст, масалан, дар пӯлоди варақӣ барои кузовҳои мошин, ки ба мустаҳкамии бештар ниёз доранд. Аммо, сахтии афзоянда одатан аз ҳисоби коҳиши чандирӣ ба вуҷуд меояд.
Дар ғелонидани гарм, афзоиши мустаҳкамӣ на ҳамеша ба мисли ғелонидани хунук назаррас аст, зеро барқароршавӣ ва аз нав кристаллизатсия метавонад дар ҳарорати баландтар ба амал ояд, ки қисман таъсири сахтшавии деформатсияро ҷуброн мекунад. Бо вуҷуди ин, ғелонидани гарм метавонад бо такмил додани сохтори микро ва назорати андозаи донаҳо, хусусан вақте ки бо назорати дурусти ҳарорат ва суръати хунуккунӣ анҷом дода мешавад, мустаҳкамиро афзоиш диҳад.
Таъсири ғелондашавӣ ба устуворӣ ва устуворӣ
Чандирӣ қобилияти мавод барои гузаштан аз деформатсияи пластикӣ пеш аз шикастан аст. Дар ғелонидани хунук, одатан чандирӣ коҳиш меёбад, зеро зичии афзояндаи дислокатсия металлро сахттар мекунад, яъне деформатсияи минбаъдаи он бе кафидан душвор аст. Дар натиҷа, маводҳои хунук ғелондашуда ҳангоми шаклдиҳии минбаъда бе коркарди гармӣ, ба монанди тафсондан, ба кафидан бештар осебпазиранд.
Дар айни замон, ғалтаки гарм нисбат ба ғалтаки хунук маҳсулотеро бо қобилияти беҳтари чандирӣ ба вуҷуд меорад, зеро кристаллизатсия дар давоми раванд сохтори нисбатан "тозатар"-и донаҳоро ба вуҷуд меорад ва ҷудошавиро кам мекунад. Ин қобилияти баландтар барои ҷузъҳое, ки ба қобилиятҳои деформатсия ниёз доранд, ба монанди равандҳои пешрафтаи шаклдиҳӣ (кашидани амиқ, хам кардан ва ғайра), муфид аст.
Мустаҳкамӣ, ки ба қобилияти азхудкунии энергия пеш аз шикастан алоқаманд аст, инчунин аз ғелонда таъсир мегирад. Сохтори микросохтори аз ғелонда ба вуҷуд омада (масалан, андозаи донаҳои майда) метавонад устувориро афзоиш диҳад, аммо анизотропия ва фишорҳои боқимонда метавонанд онро коҳиш диҳанд, агар назорат карда нашаванд.
Тағйироти микросохторӣ: андозаи дона, сохтор ва анизотропия
Ғалтаккунӣ на танҳо андозаҳоро тағйир медиҳад, балки сохтори микросохторро низ аз нав шакл медиҳад. Дар ғалтаккунии гарм, донаҳои металлӣ метавонанд деформатсияро пас аз он аз нав кристаллизатсия кунанд ва донаҳои нав ва нозуктарро ба вуҷуд оранд. Андозаи донаҳои нозук одатан мустаҳкамиро зиёд мекунад (мувофиқи муносибати Холл-Петч) ва инчунин метавонад устувориро беҳтар созад.
Дар ғелонидани хунук, доначаҳо дар давоми раванд (аз сабаби ҳарорати паст) аз нав кристалл намешаванд, балки дар самти ғелондан дароз мешаванд. Ин сохтори кристаллографӣ ва анизотропияро ба вуҷуд меорад, ки фарқияти хосиятҳои механикӣ дар асоси самт аст. Масалан, қувват ва деформатсияи шикастан метавонад байни самти мувозӣ ба самти ғелондан ва самти он фарқ кунад. Дар саноат, ин анизотропияро ба назар гирифтан муҳим аст, зеро он метавонад ба кори ҷузъҳо, махсусан дар шаклдиҳии варақҳо, таъсир расонад.
Текстура инчунин метавонад ба хосиятҳо, ба монанди қобилияти кашидани амиқ дар варақаҳои металлӣ, таъсир расонад. Барои варақаҳои пӯлод ё алюминий, ки барои бастабандӣ истифода мешаванд, назорати текстура барои шаклдиҳии устувор бидуни кандашавӣ ё печидан аз ҳад зиёд муҳим аст.
Стресси боқимонда ва таъсири он ба таҳриф
Ғалтаккунӣ, бахусус ғалтаккунии хунук, метавонад фишорҳои боқимондаро аз сабаби деформатсияи нобаробар байни сатҳ ва дохили мавод ба вуҷуд орад. Ин фишорҳои боқимонда метавонанд ҳангоми буридан, коркард ё кафшер кардани мавод боиси каҷравӣ шаванд. Ғайр аз ин, фишорҳои боқимонда метавонанд дар шароити муайян, махсусан вақте ки муҳитҳои зангзананда мавҷуданд, ба шикастани фишор мусоидат кунанд.
Дар ғалтаки гарм, фишорҳои боқимонда метавонанд ба амал оянд, аммо онҳо аксар вақт пасттаранд, зеро релаксатсияи фишор дар ҳарорати баландтар ба осонӣ ба амал меояд. Аммо, градиентҳои хунуккунӣ пас аз ғалтаки гарм низ метавонанд фишорҳои боқимондаро ба вуҷуд оранд, агар хунуккунӣ яксон набошад.
Таъсири ғелондан ба муқовимати хастагӣ
Мустаҳкамии хастагӣ қобилияти мавод барои тоб овардан ба борҳои такрорӣ бе вайроншавӣ аст. Ғалтаккунӣ метавонад вобаста ба якчанд омилҳо, қувваи хастагиро зиёд ё кам кунад: дараҷаи сахтшавии деформатсия, сифати сатҳ ва мавҷудияти фишорҳои боқимонда.
Ғалтаки хунук, ки қувват ва сахтиро зиёд мекунад, дар баъзе ҳолатҳо метавонад ҳадди хастагиро беҳтар кунад. Аммо, агар ғалтаки ғалтаки сатҳ бо нуқсонҳои хурд, харошидан ё фишорҳои боқимондаи кашиш ба вуҷуд ояд, муқовимати хастагӣ воқеан метавонад коҳиш ёбад, зеро тарқишҳои хастагӣ майл ба пайдоиши худ дар сатҳ доранд. Баръакс, агар ғалтаки ғалтаки сатҳи хуб ба вуҷуд оварад ва фишорҳои боқимондаи фишурдаро дар сатҳ ба вуҷуд оварад, муқовимати хастагӣ метавонад беҳтар шавад.
Ғалтаккунӣ ва якҷоякунӣ бо коркарди гармӣ
Дар амалияи саноатӣ, прокат аксар вақт бо коркарди гармӣ якҷоя карда мешавад, то омезиши дилхоҳи хосиятҳои механикӣ ба даст оварда шавад. Масалан, пас аз прокати хунук, барои барқарор кардани чандирӣ тавассути кристаллизатсия, тафсондан анҷом дода мешавад ва ҳамзамон сахтӣ кам карда мешавад, то мавод чандиртар шавад. Тағйиротҳо ба монанди прокати гарм ё гузариши пӯст дар пӯлоди варақӣ низ барои беҳтар кардани ҳамворӣ, назорати хосиятҳои ҳосилнокӣ ва кам кардани мушкилот ба монанди деформатсияи кашишҳо анҷом дода мешаванд.
Дар баъзе хӯлаҳо, ғелонидани гарм инчунин метавонад қадами аввалия пеш аз сахт кардани коркарди гармӣ (масалан, коркарди маҳлул ва пиршавӣ дар алюминий) барои ба ҳадди аксар расонидани қувваи ниҳоӣ бошад.
Хулоса
Равандҳои ғелондан ба хосиятҳои механикии металлҳо тавассути деформатсияи пластикӣ, тағйироти микросохторӣ, ташаккули сохтор ва инкишофи фишорҳои боқимонда таъсири назаррас мерасонанд. Ғалтондан бо хунукӣ одатан тавассути сахтшавии кор қувват ва сахтиро зиёд мекунад, аммо чандирӣ кам мешавад ва метавонад анизотропияро афзоиш диҳад. Ғалтондан бо гармӣ майл дорад, ки аз ҳисоби кристаллизатсия чандирии беҳтар ва сохтори микроякхеларо ба вуҷуд орад, гарчанде ки назорати равандҳо барои пешгирӣ аз нуқсонҳо ва фишорҳои боқимонда ҳанӯз ҳам зарур аст. Бо дарки робитаи байни параметрҳои ғелондан ва тағйироти микросохторӣ, саноат метавонад равандҳоеро тарҳрезӣ кунад, ки маводҳоро бо хосиятҳои механикӣ, ки ба ниёзҳои татбиқ мутобиқ карда шудаанд - хоҳ барои ҷузъҳои сохторӣ, хоҳ барои маҳсулоти автомобилӣ, хоҳ барои металлҳои дақиқи варақӣ - истеҳсол мекунанд.
Агар хоҳед, ман метавонам ин мақоларо барои техникӣ (бо истилоҳот ба монанди деформатсия, стресс-деформатсияи ҳақиқӣ, рекристаллизатсияи динамикӣ ва Холл-Петч) ё барои хонандаи умумӣ маъмултар, аз ҷумла илова кардани мисолҳои парвандаҳо дар бораи пӯлод, алюминий ё мис, мутобиқ кунам.
