Máy tính trọng lượng thép không gỉ & Hướng dẫn trục thép rèn

Cách tính trọng lượng thép không gỉ: Công thức và dữ liệu tham khảo

Trọng lượng của bất kỳ thành phần thép không gỉ nào bằng thể tích của nó nhân với mật độ của nó. Mật độ thép không gỉ thay đổi đôi chút theo loại, nhưng con số làm việc tiêu chuẩn được sử dụng trong kỹ thuật và mua sắm là 7,93 g/cm³ (7.930 kg/m³) đối với các loại austenit phổ biến nhất (304, 316, 316L). Các loại ferrit và martensitic thấp hơn một chút ở mức 7,70–7,80 g/cm³.

Công thức cơ bản là:

Trọng lượng (kg) = Thể tích (m³) × Mật độ (kg/m³)

Đối với các dạng sản phẩm phổ biến nhất, công thức khối lượng được đơn giản hóa như sau:

Thanh tròn / Trục đặc

Trọng lượng (kg) = (D² × 0,00617) × L

Trong đó D = đường kính tính bằng mm, L = chiều dài tính bằng mét. Hằng số 0,00617 kết hợp π/4 và mật độ 7.930 kg/m³, được chia tỷ lệ trước để chấp nhận trực tiếp đường kính mm và chiều dài mét. Ví dụ: một thanh inox 304 có đường kính 60 mm × 2 m nặng 60² × 0,00617 × 2 = 44,4 kg .

Thanh / Tấm phẳng

Trọng lượng (kg) = W × T × L × 0,00793

Trong đó W = chiều rộng tính bằng mm, T = độ dày tính bằng mm, L = chiều dài tính bằng mét. Ví dụ: một tấm 150 mm × 10 mm, dài 3 m nặng 150 × 10 × 3 × 0,00793 = 35,7 kg .

Ống / ống rỗng

Trọng lượng (kg) = (OD − WT) × WT × 0,02466 × L

Trong đó OD = đường kính ngoài tính bằng mm, WT = độ dày thành tính bằng mm, L = chiều dài tính bằng mét. Đây là công thức tiêu chuẩn được sử dụng để mua sắm ống không gỉ theo lịch trình cụ thể.

Trọng lượng thép không gỉ theo cấp và dạng sản phẩm: Bảng tham khảo

Một máy tính trọng lượng thép không gỉ đáng tin cậy phải tính đến sự khác biệt về mật độ giữa các loại. Bảng dưới đây cung cấp các giá trị mật độ và số liệu trọng lượng trên mét điển hình cho thanh tròn ở các đường kính thông thường, bao gồm các loại được quy định thường xuyên nhất trong các dự án kỹ thuật.

Đối với mục đích mua sắm và vận chuyển, hãy luôn thêm một Dung sai quá mức 3–5% phụ cấp cho trọng lượng được tính toán để tính đến dung sai của máy nghiền về đường kính và chiều dài (theo tiêu chuẩn ASTM A484 và EN 10060 đối với thanh tròn). Các bộ phận được rèn tùy chỉnh yêu cầu ước tính trọng lượng từ bản vẽ kỹ thuật thay vì bảng tiêu chuẩn.

"Được rèn bằng thép" nghĩa là gì và tại sao nó lại quan trọng đối với các thành phần kỹ thuật

Thép được rèn - được định hình dưới lực nén ở nhiệt độ cao thay vì đúc trong khuôn - phát triển cấu trúc bên trong khác biệt cơ bản so với các giải pháp thay thế đúc hoặc gia công từ thanh. Việc rèn căn chỉnh dòng hạt theo hình dạng của bộ phận đã hoàn thiện, loại bỏ sự định hướng tinh thể ngẫu nhiên của thép đúc và các ranh giới hạt đột ngột để lại do gia công trên phôi phôi.

Những lợi ích cơ học của thép rèn so với thép đúc hoặc gia công tương đương đã được chứng minh rõ ràng:

• Độ bền va đập cao hơn - Giá trị va đập Charpy đối với các bộ phận thép rèn thường là Cao hơn 20–40% hơn so với vật đúc tương đương ở cùng thành phần danh nghĩa, bởi vì việc rèn sẽ phá vỡ độ xốp và sự phân tách của vật đúc.
• Chống mỏi tốt hơn — Dòng hạt định hướng làm giảm sự tập trung ứng suất tại các vị trí khuyết tật dưới bề mặt. Trục và mặt bích rèn cho thấy tuổi thọ mỏi dài hơn 2–3× hơn đúc trong các ứng dụng tải theo chu kỳ.
• Tính nhất quán về chiều chặt chẽ hơn — Rèn khuôn có dung sai gần hơn so với đúc cát, giảm lượng nguyên liệu gia công thô và chi phí hoàn thiện sau này.
• Không có độ xốp bên trong hoặc lỗ rỗng co ngót - Rủi ro dai dẳng trong vật đúc có thể gây ra hư hỏng nghiêm trọng dưới áp lực hoặc tải trọng va đập.

Những ưu điểm này làm cho thép rèn trở thành thông số kỹ thuật bắt buộc cho các ứng dụng có hiệu quả cao: mặt bích bình chịu áp lực (ASTM A182), trục khuỷu, phôi bánh răng, thân van và trục quay trong máy tua-bin.

Trục thép rèn : Điểm số, quy trình và yêu cầu đăng ký

Trục thép rèn được sản xuất bằng cách rèn phôi thép khuôn mở hoặc khuôn kín, sau đó được làm mát hoặc xử lý nhiệt có kiểm soát để phát triển các tính chất cơ học cần thiết, sau đó gia công chính xác đến kích thước cuối cùng. Việc lựa chọn loại thép và quy trình rèn phụ thuộc vào môi trường dịch vụ.

Các loại thép phổ biến cho trục rèn

• Thép cacbon (AISI 1045, 1060) — Sự lựa chọn tiêu chuẩn cho trục công nghiệp nói chung. 1045 mang lại sự cân bằng tốt về độ bền kéo (~620 MPa khi ủ, lên đến 850 MPa khi tôi và tôi luyện) và khả năng gia công ở mức chi phí thấp. Được sử dụng trong trục máy bơm, bộ truyền động băng tải và máy móc nói chung.
• Thép hợp kim (4140, 4340) — Các loại crom-molypden và niken-crom-molypden dành cho trục hiệu suất cao. 4340 đạt độ bền kéo của 1.000–1.400 MPa sau khi xử lý nhiệt, có độ dẻo dai tuyệt vời. Tiêu chuẩn về thiết bị hạ cánh hàng không vũ trụ, trục ép lớn và động cơ đẩy trên biển.
• Thép không gỉ (316, 17-4 PH, 410) — Được chỉ định khi trục hoạt động trong môi trường ăn mòn (nước biển, hóa chất, chế biến thực phẩm). Trục rèn 17-4 PH đạt được độ bền kéo của 930–1.310 MPa tùy theo điều kiện (H900 đến H1150), kết hợp khả năng chống ăn mòn với độ bền cao. Trục rèn 316 được ưu tiên sử dụng cho máy bơm ly tâm xử lý chất lỏng mạnh.
• Thép công cụ (H13, D2) — Dành cho các trục và trục xoay bị mài mòn quá mức hoặc hoạt động ở nhiệt độ cao, chẳng hạn như trong máy ép đùn nóng và thiết bị đúc khuôn.

Rèn khuôn mở và rèn khuôn kín cho trục

Rèn khuôn hở (còn gọi là rèn tự do hoặc rèn rèn) sử dụng khuôn phẳng hoặc khuôn đơn giản không bao bọc hoàn toàn phôi. Người vận hành liên tục định vị lại và xoay phôi dưới máy ép thủy lực hoặc búa để tạo hình dần dần. Quy trình này là tiêu chuẩn cho các trục lớn - đường kính trên 150 mm và chiều dài lên tới vài mét - trong đó chi phí khuôn cho dụng cụ khuôn kín sẽ rất cao. Trục rèn khuôn mở có khả năng sàng lọc hạt tuyệt vời trên toàn bộ mặt cắt ngang nhưng yêu cầu gia công nhiều hơn để đạt được kích thước cuối cùng.

Rèn khuôn kín sử dụng các bộ khuôn phù hợp để xác định hình dạng gần như lưới trong một hoặc một vài nét. Nó tiết kiệm chi phí cho các trục cỡ trung bình được sản xuất với số lượng lớn - trục bậc, trục mặt bích và trục có khớp nối cho các ứng dụng ô tô và nông nghiệp. Chi phí dụng cụ khuôn ($5.000–$50.000 cho mỗi bộ khuôn tùy thuộc vào độ phức tạp) được khấu hao trong quá trình sản xuất 500–50.000 bộ phận.

Tiêu chuẩn chất lượng và kiểm tra trục rèn

Trục thép rèn quan trọng phải được kết hợp các phương pháp kiểm tra sau đây trước khi gửi đi:

• Kiểm tra siêu âm (UT) — Phát hiện các khuyết tật bên trong (rèn vòng, độ xốp còn sót lại, các dải phân cách). Bắt buộc theo tiêu chuẩn ASTM A388 đối với các bộ phận quay và chứa áp suất trên ngưỡng đường kính xác định.
• Kiểm tra hạt từ tính (MPI) - Phát hiện vết nứt bề mặt và gần bề mặt đối với thép sắt từ. Tiêu chuẩn cho phôi bánh răng và philê trục.
• Kiểm tra cơ học (độ bền kéo, độ cứng, tác động Charpy) — Được thực hiện trên các phiếu thử nghiệm được cắt từ các đoạn kéo dài rèn hoặc các mảnh đại diện được rèn riêng biệt theo tiêu chuẩn ASTM A370.
• Xác minh thành phần hóa học - Máy quang phổ OES phân tích thành phần nhiệt so với giới hạn cấp quy định. Chứng chỉ kiểm tra vật liệu (MTC / Mill Cert) theo EN 10204 3.1 hoặc 3.2 là những sản phẩm tiêu chuẩn được cung cấp cho các ứng dụng quan trọng.

Ước tính trọng lượng cho trục thép không gỉ rèn: Phương pháp tiếp cận thực tế

Việc ước tính trọng lượng của trục thép không gỉ được rèn trước khi gia công lần cuối đòi hỏi phải tính đến hai yếu tố không áp dụng cho phôi thanh tiêu chuẩn: lượng dư rèn và phôi gia công thô.

Một điển hình máy tính trọng lượng thép không gỉ đối với trục rèn hoạt động qua các bước sau:

1. Tính khối lượng phần hoàn thành từ bản vẽ kỹ thuật, xử lý trục như một loạt các hình trụ (mỗi đường kính một hình trụ) và tính tổng thể tích của chúng.
2. Thêm trợ cấp gia công - Thông thường 5–15 mm mỗi mặt trên khuôn rèn mở, hoặc 2–6 mm mỗi mặt trên khuôn đóng. Thêm phần này vào mọi kích thước đường kính và chiều dài trước khi tính toán khối lượng rèn.
3. Áp dụng hệ số giảm flash và tỷ lệ — Đối với việc rèn khuôn kín, hãy thêm 10–20% vào trọng lượng rèn tịnh để ước tính trọng lượng phôi cần thiết (có tính đến tổn thất và tỷ lệ cắt ngắn). Đối với khuôn mở, hệ số là 5–12% .
4. Nhân với mật độ lớp — Sử dụng mật độ thích hợp từ bảng trên (ví dụ: 7,98 g/cm³ đối với thép không gỉ 316).

Như một ví dụ đã được thực hiện: một trục rèn bằng thép không gỉ 316 có thể tích hoàn thiện là 2.800 cm³, được gia công từ khuôn rèn kín với dung sai mỗi mặt là 8 mm và hệ số phôi 15%, sẽ yêu cầu phôi ban đầu có kích thước xấp xỉ 3.700 cm³ × 7,98 g/cm³ = 29,5 kg , so với trọng lượng trục hoàn thiện khoảng 22,3 kg. Sự khác biệt - tỷ lệ mua trên chuyến bay — là yếu tố chi phí chính trong việc mua sắm trục không gỉ và là lý do tại sao việc rèn gần dạng lưới được ưu tiên về mặt thương mại hơn là gia công từ thanh quá khổ cho các bộ phận lớn hơn.