Prokatlash jarayoni metallarning mexanik xususiyatlariga qanday ta'sir qiladi
Prokatlash jarayoni ishlab chiqarish sanoatida eng keng qo'llaniladigan metallni shakllantirish usullaridan biri bo'lib, asosan ma'lum bir qalinlikdagi yoki ko'ndalang kesimdagi plitalar, listlar, tayoqchalar va profillarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Asosan, prokatlash metall materialni ikki yoki undan ortiq aylanadigan roliklar orasidan o'tkazishni o'z ichiga oladi, bu esa metallning plastik deformatsiyaga uchrashiga va roliklar orasidagi bo'shliqqa qarab shaklini o'zgartirishiga olib keladi. Oddiy ko'rinishga ega bo'lsa-da, prokatlash metallning mexanik xususiyatlariga sezilarli ta'sir ko'rsatadi - mustahkamlik, egiluvchanlik, qattiqlikdan tortib charchoqqa chidamlilikgacha. Bu o'zgarishlar prokatlash metallning mikro tuzilishini va kuchlanish taqsimotini o'zgartirgani uchun sodir bo'ladi.
Rolling va plastik deformatsiyaning asosiy tamoyillari
Metall roliklar bilan bosilganda, material plastik deformatsiyaga uchraydi, bu uning elastiklik chegarasidan oshib ketgandan keyin shakli doimiy o'zgaradi. Bu deformatsiya metall kristalli ichidagi dislokatsiyalarning harakati tufayli yuzaga keladi. Qalinligi yoki ko'ndalang kesim maydoni qanchalik katta kamaysa, plastik deformatsiya shunchalik katta bo'ladi. Natijada, prokatlash ma'lum mikrostrukturaviy o'zgarishlarni "qulflashi" mumkin, shu bilan metallning mexanik xususiyatlarini o'zgartiradi.
Umuman olganda, prokatlash ikkita asosiy toifaga bo'linadi: metallning qayta kristallanish haroratidan yuqorida bajariladigan issiq prokatlash va qayta kristallanish haroratidan pastda bajariladigan sovuq prokatlash. Jarayon haroratidagi bu farq mikrostrukturaviy o'zgarish turini va oxir-oqibat mahsulotning mexanik xususiyatlarini aniqlashda asosiy omil hisoblanadi.
Yuvarlanishning mustahkamlik va qattiqlikka ta'siri
Prokatlashning eng tezkor ta'sirlaridan biri, ayniqsa sovuq prokatlashning, oqim va cho'zilish kuchining oshishi hisoblanadi. Bu plastik deformatsiya dislokatsiyalar soni va zichligini oshirishi sababli yuzaga keladi. Ko'proq dislokatsiyalar keyingi dislokatsiyalarning harakatlanishini qiyinlashtiradi, natijada metall mustahkamroq bo'ladi. Bu hodisa deformatsiyaning qattiqlashishi yoki ishning qattiqlashishi deb nomlanadi.
Mustahkamlikdan tashqari, prokatlash qattiqlikni ham oshiradi. Sovuq prokatlangan metall odatda asl holatidan qattiqroq bo'ladi (masalan, tavlangandan keyin). Ba'zi qo'llanmalarda, masalan, transport vositalari kuzovlari uchun po'lat plitalarda, bu kabi yuqori qattiqlikni talab qiladigan holatlarda, bu afzallik hisoblanadi. Biroq, qattiqlikning oshishi odatda egiluvchanlikning pasayishi hisobiga sodir bo'ladi.
Issiq prokatlashda mustahkamlikning oshishi har doim ham sovuq prokatlashdagi kabi ahamiyatli emas, chunki tiklanish va qayta kristallanish yuqori haroratlarda sodir bo'lishi mumkin, bu esa deformatsiyaning qattiqlashuv ta'sirini qisman qoplaydi. Shunga qaramay, issiq prokatlash mikrotuzilmani takomillashtirish va don hajmini nazorat qilish orqali mustahkamlikni oshirishi mumkin, ayniqsa harorat va sovutish tezligini to'g'ri boshqarish bilan bajarilganda.
Yugurishning chidamlilik va chidamlilikka ta'siri
Egiluvchanlik - bu materialning sinishdan oldin plastik deformatsiyaga uchrash qobiliyatidir. Sovuq prokatlashda egiluvchanlik odatda pasayadi, chunki dislokatsiya zichligining ortishi metallni qattiqroq qiladi, ya'ni yorilishsiz qo'shimcha deformatsiya qilish qiyin. Natijada, sovuq prokatlangan materiallar tavlash kabi issiqlik bilan ishlov bermasdan qo'shimcha shakllantirish paytida yorilishga ko'proq moyil bo'ladi.
Shu bilan birga, issiq prokat sovuq prokatga qaraganda yaxshiroq egiluvchanlikka ega mahsulotlarni ishlab chiqarishga moyildir, chunki jarayon davomida qayta kristallanish nisbatan "yangi" donador tuzilishni yaratadi va dislokatsiyalarni kamaytiradi. Bu yuqori egiluvchanlik ilg'or shakllantirish jarayonlari (chuqur tortish, egish va boshqalar) kabi deformatsiya qobiliyatini talab qiladigan komponentlar uchun foydalidir.
Sinishdan oldin energiyani yutish qobiliyati bilan bog'liq bo'lgan mustahkamlikka ham prokatlash ta'sir qiladi. Prokatlash natijasida hosil bo'lgan mikrotuzilma (masalan, mayda donachalar hajmi) mustahkamlikni oshirishi mumkin, ammo anizotropiya va qoldiq kuchlanishlar nazorat qilinmasa, uni kamaytirishi mumkin.
Mikrostrukturaviy o'zgarishlar: don hajmi, teksturasi va anizotropiyasi
Prokatlash nafaqat o'lchamlarni o'zgartiradi, balki mikrotuzilmani ham o'zgartiradi. Issiq prokatlashda metall donalari deformatsiyaga uchrashi va keyin qayta kristallanishi mumkin, bu esa yangi, mayda donalarni hosil qiladi. Mayda donalarning o'lchami odatda mustahkamlikni oshiradi (Xoll-Petch munosabatlariga ko'ra) va shuningdek, mustahkamlikni ham yaxshilashi mumkin.
Sovuq prokatlashda donalar jarayon davomida (past harorat tufayli) qayta kristallanmaydi, balki prokat yo'nalishi bo'ylab cho'ziladi. Bu kristallografik tekstura va anizotropiyani yaratadi, bu yo'nalishga asoslangan mexanik xususiyatlardagi farqdir. Masalan, mustahkamlik va sinish deformatsiyasi prokat yo'nalishiga parallel yo'nalish va uning bo'ylab yo'nalish o'rtasida farq qilishi mumkin. Sanoatda bu anizotropiyani hisobga olish muhimdir, chunki u komponentlarning ishlashiga, ayniqsa varaq shakllantirishda ta'sir qilishi mumkin.
Tekstura, shuningdek, metall listning chuqur tortilishi kabi xususiyatlarga ta'sir qilishi mumkin. Qadoqlash uchun ishlatiladigan po'lat yoki alyuminiy list uchun teksturani nazorat qilish ortiqcha yirtilmasdan yoki ajinlanmasdan barqaror shakllantirish uchun juda muhimdir.
Qoldiq stress va uning buzilishga ta'siri
Prokatlash, ayniqsa sovuq prokatlash, material yuzasi va ichki qismi o'rtasida notekis deformatsiya tufayli qoldiq kuchlanishlarni keltirib chiqarishi mumkin. Bu qoldiq kuchlanishlar material kesilganda, ishlov berilganda yoki payvandlanganda deformatsiyaga olib kelishi mumkin. Bundan tashqari, qoldiq kuchlanishlar ma'lum sharoitlarda, ayniqsa korroziv muhitlar ishtirok etganda, kuchlanish yorilishiga olib kelishi mumkin.
Issiq prokatlashda qoldiq kuchlanishlar hali ham paydo bo'lishi mumkin, ammo ular ko'pincha pastroq bo'ladi, chunki kuchlanishning relaksatsiyasi yuqori haroratlarda osonroq sodir bo'ladi. Biroq, agar sovutish bir xil bo'lmasa, issiq prokatlashdan keyin sovutish gradientlari ham qoldiq kuchlanishlarni keltirib chiqarishi mumkin.
Charchoqqa chidamlilikka dumalab tushishning ta'siri
Charchoqqa chidamlilik - bu materialning takroriy yuklarga ishlamay bardosh berish qobiliyati. Prokat charchoqqa chidamlilikni bir nechta omillarga qarab oshirishi yoki kamaytirishi mumkin: deformatsiyaning qattiqlashish darajasi, sirt sifati va qoldiq kuchlanishlarning mavjudligi.
Sovuq prokatlash, mustahkamlik va qattiqlikni oshiradi, ba'zi hollarda charchoq chegarasini yaxshilashi mumkin. Biroq, agar prokatlash mikro-nuqsonlar, tirnalishlar yoki qoldiq cho'zilish kuchlanishlariga ega sirt hosil qilsa, charchoqqa chidamlilik aslida pasayishi mumkin, chunki charchoq yoriqlari sirtda paydo bo'ladi. Aksincha, agar prokatlash yaxshi sirt hosil qilsa va sirtda qoldiq siqilish kuchlanishlarini hosil qilsa, charchoqqa chidamlilik yaxshilanishi mumkin.
Issiqlik bilan ishlov berish bilan prokatlash va kombinatsiyalash
Sanoat amaliyotida prokatlash ko'pincha mexanik xususiyatlarning kerakli kombinatsiyasiga erishish uchun issiqlik bilan ishlov berish bilan birlashtiriladi. Masalan, sovuq prokatlashdan so'ng, materialni yanada egiluvchan qilish uchun qattiqlikni kamaytirish bilan birga, qayta kristallanish orqali egiluvchanlikni tiklash uchun yumshatish amalga oshiriladi. Tekislikni yaxshilash, oqim xususiyatlarini nazorat qilish va cho'zgichning cho'zilishi kabi muammolarni kamaytirish uchun po'lat listda temperlash yoki terining o'tishi kabi o'zgarishlar ham amalga oshiriladi.
Ba'zi qotishmalarda, oxirgi mustahkamlikni maksimal darajada oshirish uchun issiqlik bilan ishlov berish (masalan, eritma bilan ishlov berish va alyuminiyda qarish) qotishdan oldin dastlabki qadam bo'lishi mumkin.
Xulosa
Prokatlash jarayonlari plastik deformatsiya, mikrostrukturaviy o'zgarishlar, tekstura hosil bo'lishi va qoldiq kuchlanishlarning rivojlanishi orqali metallarning mexanik xususiyatlariga sezilarli darajada ta'sir qiladi. Sovuq prokatlash odatda ishning qattiqlashishi orqali mustahkamlik va qattiqlikni oshiradi, ammo egiluvchanlikni pasaytiradi va anizotropiyani oshirishi mumkin. Issiq prokatlash qayta kristallanish tufayli yaxshiroq egiluvchanlik va bir hil mikrotuzilma hosil qilishga moyil bo'ladi, garchi nuqsonlar va qoldiq kuchlanishlarning oldini olish uchun jarayonni boshqarish hali ham zarur. Prokatlash parametrlari va mikrotuzilmaviy o'zgarishlar o'rtasidagi bog'liqlikni tushunish orqali sanoat qo'llanilish ehtiyojlariga moslashtirilgan mexanik xususiyatlarga ega materiallarni ishlab chiqaradigan jarayonlarni loyihalashi mumkin - xoh strukturaviy komponentlar, xoh avtomobilsozlik, qurilish yoki aniq metall list mahsulotlari uchun.
Agar xohlasangiz, men ushbu maqolani texnik jihatdan ko'proq (deformatsiya, haqiqiy kuchlanish-deformatsiya, dinamik qayta kristallanish va Xoll-Petch kabi atamalar bilan) yoki keng o'quvchi uchun ommaboproq qilib, po'lat, alyuminiy yoki misga oid misollar qo'shishim mumkin.
