Жұмсақ болат пластина: Металл өңдеудің негізгі материалі

Төменгі көміртегі болат пластина дегеніміз не? Құрамы және негізгі маркалары

0,05%-дан 0,25%-ға дейінгі көміртегіні қамтитын төменгі көміртегі болат пластина — құрылымдық және өнеркәсіптік жасалымның негізі болып табылады. Оның төмен көміртегі мөлшері пластиктікті және дәнекерленуін жақсартады және бірақта құрылымдардағы жүктемелерге шыдайтындай жеткілікті беріктікті сақтайды.

Төменгі көміртегі болат пластинасының анықтамасы мен негізгі сипаттамалары

Жоғары көміртегілі болаттардан айырмашылыққа, шамалы болат пластиналары қаттылыққа қарағанда жұмыс істеу оңайлығын басымдық ретінде қарастырады. 370–540 МПа (ASTM A36 стандарттары) аралығындағы созылу беріктігімен бұл материал пішін беруге ыңғайлылық пен құрылымдық беріктікті теңдестіреді. Негізгі легирлеуші элементтер — марганец (0,25%-ден 0,75%-ға дейін) және ізбен кремний — коррозияға төзімділікті нашарлатпай, өңдеуді жеңілдетеді.

Материал қасиеттерін анықтаудағы көміртегі мазмұнының рөлі

Көміртегі мазмұны тікелей маңызды өнім көрсеткіштеріне әсер етеді:

• БАҢДЫҒЫ : Төмен көміртегі (≤0,15%) күрделі пішіндеу үшін 20% астам созылу коэффициентін қамтамасыз етеді
• Дәнекерлеу : Көміртегінің азаюы пайдалану кезінде мартенситтің пайда болуын азайтады
• Қаттылық : Беттік қаттылық 150 HBW-тан төмен болып қалады, бұл өңдеуді жеңілдетеді

EN S235JR сияқты маркалардағы оптималды көміртегі диапазоны (0,15%-0,25%) суық пішіндеу операцияларында сынғыштықты болдырмаумен қатар 355 МПа-ға дейінгі серпімділік шегін қолдайды.

Өнеркәсіптік жасалымдағы кең тараған шамалы болат маркалары

Үш стандартталған марка глобалды нарықтарда басымдық құрайды:

1. Astm a36 : Арқалықтар мен рамалар үшін жалпы мақсаттағы құрылымдық пластиналар
2. EN 10025 S235JR : Соққыға төзімділігі жақсартылған Еуропалық стандарттық марка
3. IS 2062 E250 : Жер сілкінісіне төзімді құрылыс үшін Үндістан стандарты

Бұл маркалар 1,5 мм-ден 300 мм-ге дейінгі қалыңдықта тұрақты сапа көрсеткіштерін қамтамасыз ету үшін қатаң химиялық талдаудан өтеді және ISO 630 мен BS 1449 сәйкестік талаптарын қанағаттандырады.

Механикалық қасиеттер: Беріктік, пластикалық деформациялану және жылулық өзгерістер

Шынайы қолданыстағы пластикалық деформациялану және иілгіштік

Төменгі көміртегілі болат пластиналар жиі қолданылатын себебі олардың құрамындағы көміртегі мөлшері 0,25%-дан аспауына байланысты. Мұндай жағдайда материал толық сынбас бұрын 15-25 пайызға созылуы мүмкін. Осы серпімділік арқасында өндірушілер оларды трещинаның пайда болуын қорқынышсыз, мысалы, ғимараттардағы күрделі доғалы конструкциялар немесе автомобильдердің иілген корпус бөлшектері сияқты әртүрлі күрделі пішіндерге оңай келтіре алады. Құрылыс арқаларын алайық – бұлар жиі гидравликалық жабдықтарға негізделген суық түрде пішіндеу арқылы I-тәрізді қимаға иілу арқылы жасалады. Бұл процестің мүмкіндігі – төменгі көміртегілі болаттың 5-10 пайыз шамасында тұрақты деформацияға төтеп бере отырып, өз беріктігін сақтай алуында.

Созылу беріктігі мен құрылымдық сенімділік

Шамалы болат пластиналардың серпімділік шегі шамамен 250 МПа, ал соңғы созылу беріктігі 400-ден 500 МПа-ға дейін жетеді. Бұл қасиеттердің үйлесімі пластиналарға оңай бүгілмейтіндей етіп салмақты көтеру қабілетін береді. Осы ерекше қасиеттеріне байланысты инженерлер уақыт өте қайталанатын жүктемелерге ұшырайтын құрылымдарды салу кезінде жиі шамалы болатты таңдайды. Мысалы, көпірлердің қолдауы немесе қоймалардағы ауыр жүк көтеруге арналған сақтау сөредері. Шамалы болатты нашар материалдардан ерекшелейтін нәрсе — оның кернеуді қалай ұстайтыны. Қысым астында кенеттен сынбай, шамалы болат баяу иіліп, пішінін өзгертеді, бұл нақты жағдайларда, мұнда бәрі мүдірмейтін, сондай-ақ апаттық істен шығулардың алдын алуға көмектеседі.

Жылу өткізгіштігі және жылумен өңдеуге жауап

Таза болаттың жылу өткізгіштігі 45-тен 50 W/м·K-ге дейін жетеді, бұл оны пайдаланған кезде жылу таралуының қалыпты екенін білдіреді. Дегенмен, пайдаланғаннан кейін металл тым тез суынса, қаттылығы шамамен 20-30 пайызға дейін арта алады, бірақ бұл материалдың серпімділігінің төмендеуіне әкеледі. Өндірушілер өңдеуге ыңғайлы қасиеттерді қалпына келтіру үшін жиі 650-ден 700 градус Цельсийге дейінгі температурада түзету жасайды, бұл өңдеу кезінде пайда болатын ішкі кернеуді азайтады. Нормалау — өнеркәсіпте қолданылатын тағы бір әдіс, ол металдың бүкіл көлемінде біркелкі дәнекер құрылымын қалыптастыруға көмектеседі. Температура өзгерістерін жақсы ұстай алуына байланысты таза болат жоғары температуралық құбыр жүйелері мен нақты жылу өңдеу процестерін қажет ететін әртүрлі құрал-жабдық компоненттерін қоса алғанда, әртүрлі қолданыстарға ие болады.

Жасау артықшылықтары: Пайдаланылуы, өңделуі және пішінделуі

Көміртегі төмен болат пластинкаларды кесу, иілу және пішіндеу оңайлығы

Төмен көміртегі мөлшеріне байланысты көміртегі болат пластинкалары пішіндеудің агрессивті операцияларын көтереді, соның ішінде сынбай-ақ 180° дейінгі суық иілуді қамтиды. Материалдарды таңдау бойынша салалық зерттеулер лазерлік кесу, қайшылау және валдық пішіндеумен үйлесімділікті көрсетеді — бұл әдістер конструкциялық элементтерде ±1 мм дәлдікті қамтамасыз етеді.

Тиімді өндіріс үшін жақсы пісіру мен өңдеу мүмкіндігі

0,05–0,25% аралығындағы көміртегі мөлшері MIG, TIG немесе электродты доғалы пісіру кезінде шлаксыз пісіруді қамтамасыз етеді. Автоматтандырылған CNC өңдеуі 3,2 µm Ra-дан төменгі бет өңдеуін қамтамасыз етіп, жоғары көміртегілі болаттармен салыстырғанда қосымша шлифтеу қажеттілігін 30%-ға дейін азайтады.

Қосымша өңдеу әдістері мен сала бойынша ең жақсы тәжірибелер

• Жылуды тудырмайтын тесік құралдары : Карбид құралдар 200°C төмен температурада өздерінің қасиеттерін сақтайды
• Престі-майысатын пішіндеу : Күрделі геометриялық пішіндер үшін қолмен пішіндеуге қарағанда 10 есе жылдам
• Бетін валдық иілу жүкті көтеретін бөлшектердегі шаршауды 15% арттырады

Пайдалану кезінде жоғары пісіру қабілеті мен пісіргеннен кейінгі бұрмалану қаупін теңестіру

Жұмсақ болаттың балқу сипаттамалары өте жақсы болғанымен, тез суыту әрбір метріне 5 мм-ден астам бұрыштық бұрмалауға әкелуі мүмкін. Зерттеу нәтижесі Халықаралық журнал Қосымша Өндірістік Технологиялар тарамды пісіру тізбектерінің қисаюды 40% азайтатынын, ал 150°C-қа дейін алдын-ала қыздырудың қалыңдығы көп бөлшектерді жасау кезінде қалдық кернеуді азайтатынын растайды.

Жұмсақ болат пластиналарының өнеркәсіптегі қолданылуы

Құрылыстағы жұмсақ болат: Арқалықтар, рамалар және инфрақұрылым

Қазіргі құрылыс әлемінде жеңіл болат пластиналар түбірінен маңызды. 2023 жылғы металдар саласы бойынша зерттеу нәтижесі бойынша коммерциялық ғимараттардың шамамен 78% бұл материалға сүйенеді. Жеңіл болат неге осылай танымал? Ол салмағына қатысты үлкен беріктік қамтамасыз етеді және бағасы да қолжетімді. Сондықтан оны жүкті көтеретін арқалықтардан бастап, жер сілкінісіне төзімді каркастар мен автожол көпірлерінің бөлшектеріне дейін барлық жерде көруге болады. Тағы бір үлкен артықшылығы — қалыңдығы шамамен 100 мм болған кезде де жеңіл болат серпімділігін сақтайды. Бұл қасиет материалдарға қосымша ақша жұмсамай-ақ құрылыс нормаларын орындауға көмектеседі. Құрылысшылар бұл қасиетті ұнатады, себебі ол ақша үнемдей отырып, бәрін қауіпсіз және мықты ұстайды.

Машиналарда, жабдықтарда және автомобиль бөлшектерінде қолданылуы

Әр жыл сайын автомобиль жасау саласы автомобиль рамалары, қозғалтқыш қолдаулары мен ілмектерді жасау үшін жалпы 22 миллион тонна жеңіл болат пластиналарын пайдаланады. Автокөлік шығаратын компаниялар гидравликалық престер мен тасымалдағыш таспалар сияқты заттарды жасау үшін осы материалға көп сүйенеді, себебі ол өте тұрақты түрде пісіріледі. Алайда, тұрақты қозғалыс пен қысымға ұшырайтын бөлшектерді жинау кезінде сапалы пісіру үлкен маңызға ие. Жаңа лазерлі кесу әдістерінің пайда болуы арқасында біз электромобильдердің аккумулятор қораптары үшін құрылымы өте күрделі дизайндарды да көруге болады. Бұл уақыт өте келе технологияның дамуына қарай отырып, жеңіл болат қандай да болмасын өнеркәсіптің қажеттіліктеріне қалай сай келетінін көрсетеді.

Зерттеу жағдайы: Өнеркәсіптік сақтау резервуарлары мен ұзақ мерзімді өнімділік

Он жыл бойы химиялық сақтау резервуарларын зерттеу материалдар туралы қызықты нәрсе көрсетеді. Дұрыс қапталған жеңіл болат пластиналар өз бастапқы беріктігінің шамамен 94%-ын сақтап, ал қорғасыз қалдырылғанда тек 81%-ын ғана сақтайды. Цинкпен капталған жеңіл болаттан жасалған резервуарлар да коррозияға қарсы өте жақсы төтеп береді және тіпті тұзды су жағдайында да жылына 0,1 мм-ден кем жоғалтады. Бұл кейде резервуарлар күтілетінінен 7-12 жылға дейін ұзақ қызмет етуі мүмкін дегенді білдіреді. Сондықтан жаңа сақтау құрылғыларын орнату кезінде көбінесе бизнес-салалар жеңіл болат пластиналарды таңдайды. Жақында орнатылған барлық қондырғылардың шамамен үштен екісі оның қаржылық және практикалық тұрғыдан қолайлы болуына байланысты осы нұсқаны таңдайды.

Коррозияға Төзімділік, Бетін Өңдеу және Құнының Тиімділігі

Коррозияға Төзімділіктің Шектеулері мен Қорғаныш Жабыны

Төменгі сапалы болат пластинкалар коррозияға төтеп бере алмайды, себебі оларда легирлеуіш элементтер өте аз болады. Бұл болаттар ылғалды ортада немесе қатты химикаттарға ұшыраған кезде тез тот басады. Сыртқы қабатында қорғаныш қабығын түзетін шамамен 10,5% хромы бар болғандықтан, «сирек тот баспайтын» болат жағдай басқаша болады. Ал төменгі сапалы болат құрылымдарды жасау кезінде оның қолданылуын жеңілдететін 0,25% немесе одан да аз көміртегісіне негізделеді. Саланың соңғы деректеріне қарағанда, теңіз жағалауына жақын орналасқан қорғалмаған төменгі сапалы болат 6-18 айдан кейін бүліну белгілерін көрсетеді. Бұл алюминий қорытпаларының 3-7 жыл, ал цинкпен қапталған болаттың 5-15 жыл (жағдайларға байланысты) шыдайтын уақытына қарағанда әлдеқайда тезірек. Осы мәселелермен күресу үшін көптеген өндірушілер цинкті бастапқы қабаттар немесе эпоксидті бояулар сияқты арнайы қаптамалар қолданады. Бұл өңдеулер су мен ауаның әсерінен қорғайтын қалқан ретінде жұмыс істейді және тот басу процесін әлдеқайда баяулатады.

Беріктікті арттыру үшін гальванизация, ұнтақтық бояу және бояу

Қышқылға қарсы қорғаудың ең жақсы нұсқаларының бірі әлі де ыстық ваннада гальванизация болып табылады. Ол 50-ден 150 мкм-ге дейінгі цинк қабатын қолданады, ол әдеттегі жағдайларда әдетте 20-ден 50 жылға дейін созылады. Сыртқы түрі маңызды болған кезде, ұнтақтық бояу негізгі таңдауға айналады. Бұл бояулар тек сыртқы түрін ғана жақсартпайды, сонымен қатар химикаттарға да жақсы төзімді. Күн сәулесіне төзімді нұсқалары сыртында тозу белгілері пайда болғанша шамамен 15-25 жылға дейін шыдайды. Тозаңнан толықтай қорғауға нақты қызығатындар үшін автомобиль сапасындағы бояу жүйелерін қарастыру қажет. Ол фосфаттаумен басталып, кейін бірнеше бояу қабаттарын қолданады, материалдардың өнімділігі туралы журналда өткен жылы жарияланған зерттеулерге сәйкес таза металл бетімен салыстырғанда коррозия проблемаларын шамамен үш төрттен бірге дейін азайтады.

Балқытпа болат пластиналардың құнының тиімділігі мен тұрақтылығы

Әлемдік болат ассоциациясының 2023 жылғы деректері бойынша, балқытпа болат бір тоннасына 600-800 доллар аралығында тұрады, бұл бір тоннасы 2 100-2 800 доллар аралығында тұратын нержавейка болатпен салыстырғанда шамамен 40-60 пайыз үнемдеуге мүмкіндік береді. Алюминий де көп емес, бірақ орташа бір тоннасына 2 400-3 000 доллар тұрады. Мұндай үнемдеу материалдар бюджеттің көп бөлігін алатын ірі құрылыс жобалары үшін өте маңызды. Құрылымдық тіреулер қажет болатын сауда қоймаларын немесе зауыттардағы ірі сақтау жүйелерін елестетіңіз. Жаңалық одан да жақсы. Қазіргі кездегі көптеген болат өндіріс кәсіпорындары қалдық шикізаттың шамамен үштен бір бөлігін қайта өңдейтін электр доғалы пештерге негізделеді. Бұл тәсіл ескі өндіріс әдістерімен салыстырғанда энергия пайдалануды жуық екі үштен бір бөлігіне дейін қысқартады, яғни қазіргі кезде болат өндіруді экономикалық және экологиялық тұрғыдан тиімді етеді.

Қазіргі өндірістегі қайта өңделуі мен әсері

2023 жылғы болаттың қайта өңдеу институтының соңғы деректеріне сәйкес, дұрысталған болаттың әлемдегі қайта өңдеу коэффициенті 93 пайызға жетеді, бұл пластмассалардың 9 пайызын және композиттердің 5 пайызынан асып түседі. Бұл ресурстар үшін не нәрсе білдіретінін қарастырсақ, қайта өңделген әрбір бір тонна болат шамамен 1,4 тонна теміртас кенін сақтап қана қоймайды, сонымен қатар шамамен 0,8 тонна көміртегі диоксидінің шығарылуын азайтады. Мұндай әсер көптеген адамдар қазіргі уақытта сөз қозғайтын циклдық экономика идеяларын нақты қолдайды. Плазмалық кесу сияқты екінші деңгейлі өндіріс кезеңдері кезінде де әлі де 15-20 пайыз шамасында қалдық материал пайда болады. Бірақ мұнда қызықтысы: көбінесе өндірушілер бұл қалдықтарды шамамен отыз күн ішінде қайтадан жаңа орамаларға айналдырады. Бұл саладағы мамандар тұйық циклдық жүйе деп атайтын нәрсені жасайды, бұл қазіргі уақытта барлық пластмасса материалдары үшін мүмкін емес.

Жиі қойылатын сұрақтар (ЖҚС)

Дұрысталған болат пластиналарды қолданудың негізгі артықшылығы қандай?

Жұмсақ болат пластиналары жоғары пластикалық қасиеті, пісіру ыңғайлылығы және экономикалық тиімділігі үшін құрылымдық қолданыстар мен өнеркәсіптік жасалымдарда идеалды нұсқа болып табылады.

Коррозияға төзімділік тұрғысынан қарағанда жұмсақ болат пластиналарының шойын болатпен салыстырмалы айырмашылығы қандай?

Қоспа элементтерінің төмендігіне байланысты жұмсақ болат пластиналары шойын болатқа қарағанда коррозияға төзімділігі төмен. Гальванизация сияқты қорғаныс жабындары коррозиялық ортада олардың қызмет ету мерзімін арттырады.

Жұмсақ болат пластиналары жоғары температуралық қолданыстар үшін тиімді ме?

Иә, жұмсақ болат пластиналары жиі жоғары температуралық құбыр жүйелері мен құрал-жабдық компоненттерінде қолданылады. Олардың жылу өткізгіштігі мен жылумен өңделу қабілеті мұндай қолданыстар үшін тиімді болуына мүмкіндік береді.